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工业生产中,材料力学性能直接影响着设备的使用。设备在服役过程中,材料的力学性能会随着工况环境的变化而改变,进而影响设备的使用性能。诸如应变时效脆化等材料性能劣化现象甚至会对设备安全产生重大影响。虽然材料力学性能测试手段已经有了很大发展,但是如何在不损伤设备的前提下对其力学性能进行无损测试一直是研究的热点。作者对目前研究比较广泛的自动球压痕测试材料力学性能原理进行了全面阐述。自动球压痕设备根据压头的加载-卸载过程得到了压痕曲线。通过对准硬度/准显微硬度试验衍生得到的σt-εp关系计算出多个真应力-真应变数据点,根据材料幂律强化方程σ=Kεn进行拟合,进而得到材料的真应力-真应变曲线。并在此基础上,根据经验公式计算出材料的抗拉强度、屈服强度、压痕变形能量等其他力学性能。其快速以及近乎无损的测试特点满足现场在线测试。作者以压力容器常用钢材S30408、S31603、S32168、S30403等为研究对象,分别对不同状态下的材料进行常规拉伸试验和自动球压痕试验。将两类试验得到的材料力学性能数据进行关联和对比。对不同状态的不锈钢材料的两类试验抗拉强度进行比对,结果显示自动球压痕测算的抗拉强度与常规试验得到的抗拉强度值具有较好的吻合性,可以应用于工程中。不同状态的不锈钢材料的两类试验屈服强度相差较大,采用重新关联的方法修正自动球压痕计算屈服强度的经验公式,使之能够适用于不锈钢材料屈服强度的测算。针对自动球压痕试验能在设备材料表面留下不同大小的凹坑,并且留有一定程度的残余应力,造成一定程度的应力集中现象,可能对材料表面力学性能和设备的使用造成影响。作者采用有限元软件ABAQUS,结合材料常规力学试验得到的真应力-真应变数据,模拟自动球压痕过程,同时施加载荷,研究压痕残余应力与外加载荷共同作用下凹坑处的应力分布,为消除凹坑影响提供理论支持。