● 摘要
近二十年来，压痕实验技术迅速发展，但是众多因素对压痕实验结果的影响并无明确的结论，例如压头尖端曲率半径、材料表面粗糙度等。本文针对这两种影响因素，建立了有效的二维轴对称有限元模型，考虑了几何非线性、材料非线性和边界条件非线性，对压痕过程进行了数值模拟，通过大量的数值模拟结果的比较，得出了锥压头压头尖端曲率半径、材料表面粗糙度对浅压痕硬度读数的影响。结果显示，锥压头尖端曲率半径会影响硬度-位移曲线的走向，对同种材料，压头尖端曲率半径越小，则硬度读数稳定时对应的压痕深度越小，而且硬度读数随压痕深度的增加由零上升至最大值再下降至常硬度值 ，硬度随压痕深度增大而上升阶段的过程越短。材料表面的粗糙度则会引起硬度值的降低。 此外，本文还对有限元模拟得到的硬度-位移曲线进行了分析，得到了影响硬度-位移曲线振荡的两个因素：接触点的接触状态与压力状态。并在此基础上，进一步试对硬度-位移曲线进行了适当的拟合，讨论了两种不同拟合方式对硬度值的影响。