一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法及系统。该方法包括：建立压头不同倾斜角度下的压头压入仿真模型；基于仿真模型获取不同倾斜角度下材料的载荷

【技术实现步骤摘要】
一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法及系统


[0001]本专利技术涉及压入仪器精度修正领域，特别是涉及一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法及系统。

技术介绍

[0002]仪器化压入测试技术主要是通过连续记录载荷和压入深度从而获得载荷
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位移关系曲线，最终通过分析曲线获得被测材料的硬度和弹性模量等参数。目前纳米压痕测试已经可以获得硬度、弹性模量、应力
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应变曲线、断裂韧性、蠕变特性、疲劳特性、粘附性等参数。但是倾斜对载荷位移曲线和相应的通过纳米压痕测量的力学性能结果有很大的影响。压痕测试仪器是具有多种功能的复杂仪器，因此也就存在多种潜在因素引起压头与试件表面之间的倾斜，进而导致测试误差。例如：压头安装单元不垂直、轴定位平台安装不垂直、机架安装不垂直、定位平台安装不垂直、试件制备或安装不平整等，这些因素最终都会导致压头与试件表面之间的倾斜。此外，仪器的机架柔度、压头的几何误差及与轴的安装误差等等也是导致压头与试件表面倾斜的潜在因素。倾斜会导致接触面积和接触刚度增加，最终导致材料的弹性模量和硬度被高估。
[0003]目前各大压痕测试装置的生产厂家大多在修正仪器自身垂直度方面努力，但由于仪器在使用过程中会出现倾斜情况，这个时候很难对仪器本身进行调整。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法及系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法，包括：
[0007]建立压头不同倾斜角度下的压头压入仿真模型；
[0008]基于所述仿真模型获取不同倾斜角度下材料的载荷
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位移曲线；
[0009]根据所述载荷
‑
位移曲线确定不同倾斜角度下材料的硬度数据及弹性模量数据，分别记为仿真硬度数据和仿真弹性模量数据；
[0010]获取压头未倾斜时对应的材料的硬度数据和弹性模量数据，分别记为真实硬度数据和真实弹性模量数据；
[0011]采用H＝H0+h1(θ)对倾斜角度数据θ以及仿真硬度数据H进行拟合，得到第一拟合函数h1(θ)，其中，H0为所述真实硬度数据；
[0012]采用E＝E0+h2(θ)对倾斜角度数据θ以及仿真弹性模量数据E进行拟合，得到第二拟合函数h2(θ)，其中，E0为所述真实弹性模量数据；
[0013]获取压痕测试装置压头的倾斜角度以及基于所述压痕测试装置压头获取的待校正硬度数据和待校正弹性模量数据；
[0014]根据H0＝H'
‑
h1(θ)计算所述待校正硬度数据H'对应的真实硬度数据；
[0015]根据E0＝E'
‑
h2(θ)计算所述待校正弹性模量数据E'对应的真实弹性模量数据。
[0016]可选的，所述根据所述载荷
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位移曲线确定不同倾斜角度下材料的硬度数据及弹性模量数据，具体包括：
[0017]基于不同倾斜角度下的载荷
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位移曲线，采用Oliver
‑
Pharr算法计算得到不同倾斜角度下料的硬度数据及弹性模量数据。
[0018]可选的，所述建立压头不同倾斜角度下的压头压入仿真模型，具体包括：
[0019]通过有限元软件构建用于仿真模拟压头在不同倾斜角度下压入情况的仿真模型。
[0020]可选的，采用多种函数形式的拟合函数对仿真硬度数据以及仿真弹性模量数据进行拟合，根据相关系数平方的大小以及相关系数平方与1的接近程度选取拟合函数对待校正数据进行校正。
[0021]可选的，所述第一拟合函数的函数形式包括：h1(θ)＝bθ
c
和所述第二拟合函数的函数形式包括h2(θ)＝bθ、h2(θ)＝bθ
c
、、和h2(θ)＝Aexp((θ
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x0)/t)，其中，n为正整数，b、c、B
i
、A
i
、t
i
、A、t、x0均为系数。
[0022]本专利技术还提供了一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正系统，包括：
[0023]仿真模型构建模块，用于建立压头不同倾斜角度下的压头压入仿真模型；
[0024]载荷
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位移曲线获取模块，用于基于所述仿真模型获取不同倾斜角度下材料的载荷
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位移曲线；
[0025]仿真参数确定模块，用于根据所述载荷
‑
位移曲线确定不同倾斜角度下材料的硬度数据及弹性模量数据，分别记为仿真硬度数据和仿真弹性模量数据；
[0026]真实参数获取模块，用于获取压头未倾斜时对应的材料的硬度数据和弹性模量数据，分别记为真实硬度数据和真实弹性模量数据；
[0027]第一拟合函数确定模块，用于采用H＝H0+h1(θ)对倾斜角度数据θ以及仿真硬度数据H进行拟合，得到第一拟合函数h1(θ)，其中，H0为所述真实硬度数据；
[0028]第二拟合函数确定模块，用于采用E＝E0+h2(θ)对倾斜角度数据θ以及仿真弹性模量数据E进行拟合，得到第二拟合函数h2(θ)，其中，E0为所述真实弹性模量数据；
[0029]待校正数据获取模块，用于获取压痕测试装置压头的倾斜角度以及基于所述压痕测试装置压头获取的待校正硬度数据和待校正弹性模量数据；
[0030]硬度参数校正模块，用于根据H0＝H'
‑
h1(θ)计算所述待校正硬度数据H'对应的真实硬度数据；
[0031]弹性模量参数校正模块，用于根据E0＝E'
‑
h2(θ)计算所述待校正弹性模量数据E'对应的真实弹性模量数据。
[0032]可选的，所述仿真参数确定模块，具体包括：
[0033]参数计算分析计算单元，用于基于不同倾斜角度下的载荷
‑
位移曲线，采用Oliver
‑
Pharr算法计算得到不同倾斜角度下料的硬度数据及弹性模量数据。
[0034]可选的，所述仿真模型构建模块，具体包括：
[0035]仿真模型构建单元，用于通过有限元软件构建用于仿真模拟压头在不同倾斜角度下压入情况的仿真模型。
[0036]可选的，采用多种函数形式的拟合函数对仿真硬度数据以及仿真弹性模量数据进
行拟合，根据相关系数平方的大小以及相关系数平方与1的接近程度选取拟合函数对待校正数据进行校正。
[0037]可选的，所述第一拟合函数的函数形式包括：h1(θ)＝bθ
c
和所述第二拟合函数的函数形式包括h2(θ)＝bθ、h2(θ)＝bθ
c
、、和h2(θ)＝Aexp((θ
‑
x0)/t)，其中，n为正整数，b、c、B
i
、A
i
、t
i
、A、t、x0均为系数。
[0038]根据本专利技术提供的具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法，其特征在于，包括：建立压头不同倾斜角度下的压头压入仿真模型；基于所述仿真模型获取不同倾斜角度下材料的载荷
‑
位移曲线；根据所述载荷
‑
位移曲线确定不同倾斜角度下材料的硬度数据及弹性模量数据，分别记为仿真硬度数据和仿真弹性模量数据；获取压头未倾斜时对应的材料的硬度数据和弹性模量数据，分别记为真实硬度数据和真实弹性模量数据；采用H＝H0+h1(θ)对倾斜角度数据θ以及仿真硬度数据H进行拟合，得到第一拟合函数h1(θ)，其中，H0为所述真实硬度数据；采用E＝E0+h2(θ)对倾斜角度数据θ以及仿真弹性模量数据E进行拟合，得到第二拟合函数h2(θ)，其中，E0为所述真实弹性模量数据；获取压痕测试装置压头的倾斜角度以及基于所述压痕测试装置压头获取的待校正硬度数据和待校正弹性模量数据；根据H0＝H'
‑
h1(θ)计算所述待校正硬度数据H'对应的真实硬度数据；根据E0＝E'
‑
h2(θ)计算所述待校正弹性模量数据E'对应的真实弹性模量数据。2.根据权利要求1所述的压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法，其特征在于，所述根据所述载荷
‑
位移曲线确定不同倾斜角度下材料的硬度数据及弹性模量数据，具体包括：基于不同倾斜角度下的载荷
‑
位移曲线，采用Oliver
‑
Pharr算法计算得到不同倾斜角度下料的硬度数据及弹性模量数据。3.根据权利要求1所述的压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法，其特征在于，所述建立压头不同倾斜角度下的压头压入仿真模型，具体包括：通过有限元软件构建用于仿真模拟压头在不同倾斜角度下压入情况的仿真模型。4.根据权利要求1所述的压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法，其特征在于，采用多种函数形式的拟合函数对仿真硬度数据以及仿真弹性模量数据进行拟合，根据相关系数平方的大小以及相关系数平方与1的接近程度选取拟合函数对待校正数据进行校正。5.根据权利要求4所述的压痕测试装置测试结果的倾斜校正方法，其特征在于，所述第一拟合函数的函数形式包括：h1(θ)＝bθ
c
和所述第二拟合函数的函数形式包括h2(θ)＝bθ、h2(θ)＝bθ
c
、、和h2(θ)＝Aexp((θ
‑
x0)/t)，其中，n为正整数，b、c、B
i
、A
i
、t
i
、A、t、x0均为系数。6.一种压痕测试装置测试结果的倾斜校正系统，其特征在于，包括：仿真模型构建模块，用于建立压头不同倾斜角度下的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：马增胜，孙坤，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：