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高聚物作为结构和功能材料应用广泛,其力学性能备受关注。尤其是随着表面加工和微加工技术的提高,迫切需要发展新的技术用以测定高聚物表面和微结构的黏弹-塑力学性能。仪器化压入技术具有表面的微区、微损、原位测试等特点,适用于测定材料表面和微结构的力学性能参数。因此,本论文的目的是,发展基于仪器化压入技术的高聚物蠕变柔量和塑性参数识别方法。具体工作如下。 拓宽了经典黏弹接触解的适用范围,建立起适用于压入卸载段的蠕变柔量识别方法。基于线黏弹压入假设,在设定容许误差范围±15%内,将黏弹接触解推广至卸载段,建立起蠕变柔量与卸载段载荷-深度之间的近似关系。据此,提出三种适用于卸载段的蠕变柔量识别方法,即Ramp-Ramp方法、Step-Ramp方法和Sine-Sine方法。特点为适用于无明显塑性变形压入测试的卸载段数据分析,弥补已有方法无法预测压入卸载响应的不足,测试对象主要为线黏弹性高聚物。 建立了适用于线黏弹-塑压入测试识别蠕变柔量的新方法。基于已有的Step-Hold方法,提出适用于线黏弹-塑压入测试的蠕变柔量方法,即修正的Step-Hold方法。首先,采用近似的Step-Hold加载(阶跃加载-保载),测量出载荷-深度曲线;其次,提出“三步法”消去压入测量中产生的塑性变形,修正载荷-深度曲线;最后,从修正的载荷-深度曲线中(已不含塑性变形)识别出蠕变柔量。特点为适用于有明显塑性变形的压入测试,测试对象主要为线黏弹-塑性高聚物。 建立了适用于线黏弹-塑压入测试识别塑性参数的新方法,发展出蠕变柔量和塑性参数等的多元参数识别方法及其分析软件。假设试样为线黏弹-理想塑性、屈服应力与静水压力和应变速率的对数成正比,借助量纲分析和数值模拟,建立起塑性参量(内摩擦系数和纯剪变形下的屈服应力)与压入可测参量(加载曲率和接触刚度等)之间的两个无量纲关系式;基于两关系式,提出塑性参数的压入识别方法。将其与修正的Step-Hold方法集成,编制相应的分析软件,实现基于单次压入测试,依次识别弹性模量、蠕变柔量、纯剪变形下屈服应力和内摩擦系数的功能。此集成方法具有识别参数多元、操作便捷、测试高效等优点。