[发明专利]材料试验机的自纠正快速压痕测试法

说明书

技术领域

本发明涉及材料力学性能分析领域，尤其涉及一种材料试验机的自纠正快速压痕测试法。

背景技术

现有材料试验获取材料特性的方法是采用压痕法，又称深度传感压痕技术，或深度敏感压痕技术。主要有球压痕、三棱锥压痕、四棱锥压痕和平底压痕几种。传统的材料宏观试验方法，需要实施多组不同类型的试验，才能获得材料的各项力学性能参数，实验周期长，耗资较大。而利用深度传感压痕技术的材料试验机，在得到材料的载荷-深度曲线后，结合理论分析算法可确定材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断裂强度等各项力学性能参数，且实验技术简单易行、成本低廉、可信度高，在同一试件上又可以多次实验，能弥补传统实验方法的不足而又不具破坏性等优点，压痕实验技术正逐步成为工业界和科研领域对材料性能表征的标准方法和研究手段。

如中国发明专利号：2004100782452的公开技术表明，现有的材料试验机的工作方式，无论是采用串联载荷传感器和位移传感器测得载荷-深度曲线，还是进步一些的非接触的方式测量位移法，都是对材料做单一性测试，测前并不考虑测试样品的材料基本特性和所属分类，测试时需要多次重复进行加载-卸载过程得到多条曲线后，通过比较筛选或者是数学分析取得最优曲线，再利用公式计算得到材料特性参数值。该过程对任意材料都需要重复进行加载-卸载过程，对精密压针的使用磨损加大，使得使用时需要建立面积函数来修正，ISO14577明确指出，只有当压痕深度大于6μm时，才可以把压针看成理想状态。介于上述情况，压头的更换频率变高，以单个压头的更换费用在2万元左右计，使用成本巨大的问题急待解决。

发明内容

本发明为了解决现有技术问题，设计一种材料试验机的自纠正快速压痕测试法。该方法，通过在测试时区别出压针在加载到卸载过程中的载荷-深度曲线的错误性偏差，从而自动纠正不正确的加载过程，减少压痕实验次数。不仅保证材料测试正确性，又有效减少压针的使用次数，并减少错误加载时的压针受力，解决压头更换频率高，成本巨大这一问题。

本发明的技术方案是：一种材料试验机的自纠正快速压痕测试法，含以下步骤：

(1)、按照不同材料的国家规定标准制作标样材料，将该标样材料置于材料试验机的测试台上，开动材料试验机对试样进行固定载荷下的加载；

(2)、通过传感器获得多次压针压入和拔出过程中的载荷-深度曲线，并从曲线中的得到力学性能参数的参考值；

(3)、根据确定的参考值从步骤(2)中获得的多条载荷-深度曲线中选取三条载荷-深度曲线构成置信区间，所述的三条载荷-深度曲线分别为：a、一条最接近参考值的载荷-深度曲线；b、一条大于参考值2.5％～7.5％的载荷-深度曲线；c、一条小于参考值2.5％～7.5％的载荷-深度曲线；

(4)、将根据不同参考值，通过步骤(3)的方式得到的置信区间做取交集处理，得到总置信区间；

(5)、将测试材料置于材料试验机的测试台上，开动材料试验机对试样进行与步骤(1)相同的固定载荷下的加载；

(6)、通过传感器观察压针压入过程中的载荷-深度曲线，判断该曲线与总置信区间的关系：当载荷-深度曲线落在总置信区间中，则继续加载完成测试；当载荷-深度曲线超出总置信区间，则停止加载，进入卸载状态，回到步骤(5)。

作为一种优选，步骤(2)中的力学性能参数是屈服强度或抗拉强度。

作为一种优选，步骤(3)中的参考值是平均值或方差。

采用上述方案，本发明与现有技术相比具有的优越性体现在：根据国家规定的标准，采用标样材料在材料试验机上进行压痕实验，通过对测的特性参数，取出参考值，并找到参考值下的3条载荷-深度曲线建立置信区间，将不同参考值下的置信区间取交集得到总置信区间，只要当后续被测材料与某一标样材料属于同一类，则可以使用该总置信区间作为被测材料的参考依据，当被测材料的载荷-深度曲线落入总置信区间中，则不再需要重复测试，就可以根据该载荷-深度曲线计算力学性能参数。减少测试重复率，减少压头使用频率，对压头起到很好的延寿效果。

为了得到更好的力学性能参数作为置信区间的建立依据，作为一种优选，力学性能参数通过如下计算步骤得到；

(1)、计算加载段的积分值：Wt；卸载段的积分值：We