(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111678484.1 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 华侨大学 地址 362000 福建省泉州市丰泽区城东城 华北路269号 (72)发明人 徐西鹏　林佳明　姜峰　吴跃勤　 蔡永德　田子歌　 (74)专利代理 机构 厦门市首创君 合专利事务所 有限公司 3 5204 代理人 张松亭 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于纳米压痕技术的材料本构预模型建立 方法 (57)摘要 本发明公开了基于纳米压痕技术的材料本 构预模型建立方法， 包括： 多次试验以获载荷 ‑位 移曲线及接触刚度 ‑位移曲线数据， 得多条压痕 应力‑压痕应变曲线的平均值； 确定应力约束因 子与应变约束因子， 先自定义两个线性硬化材料 本构模型， 再采用两个材料本构模型进行仿真， 得两个模型不同压入深度的载荷 ‑位移曲线； 然 后利用压痕应力 ‑压痕应变关系式得一个压痕应 力‑压痕应变组合； 基于压痕应力 ‑压痕应变组合 求得最终应变强化因子和应力强化因子， 从而确 定应变约束因子及应力约束因子； 校正处理压痕 应力‑压痕应变曲线， 确定 材料本构模型。 它具有 如下优点： 得到的应力 ‑应变曲线不都依赖于表 面加工质量， 能够建立更高精度的脆性材料本构 模型。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114323951 A 2022.04.12 CN 114323951 A 1.基于纳米压痕技 术的材料本构预模型建立方法， 其特 征在于： 包括： (1)多次试验以获载荷 ‑位移曲线及接触刚度 ‑位移曲线数据， 得多条压痕应力 ‑压痕应 变曲线的平均值； (2)基于步骤(1)结果确定应力约束因子与应变约束因子， 先自定义两个线性硬化材料 本构模型， 再采用两个材料本构模型进行仿真， 得两个模型不同压入深度 的载荷‑位移曲 线； 然后利用压痕应力 ‑压痕应变关系式得一个压痕应力 ‑压痕应变组合； (3)基于压痕应力 ‑压痕应变组合求得最终应变强化因子和应力强化因子， 从而确定应 变约束因子及应力约束因子； (4)基于应变约束因子及应力约束因子校正处理压痕应力 ‑压痕应变曲线， 确定材料本 构模型。 2.根据权利要求1所述的基于纳米压痕技术的材料本构预模型建立方法， 其特征在于： 该步骤(2)压痕应力 ‑压痕应变关系式包括： 式中： hc为接触深度； ht为压入深度； σi为单轴应变； S为接触刚度； χ为形状因子； P为接 触应力； a为接触半径； εi 为单轴应力。 3.根据权利要求1所述的基于纳米压痕技术的材料本构预模型建立方法， 其特征在于： 该步骤(3)的最终应 变强化因子的计算式包括： 式中： ξ 为应力约束因子； ζ 为应 变约束因子； σ i 为单轴应 变。 4.根据权利要求1所述的基于纳米压痕技术的材料本构预模型建立方法， 其特征在于： 该步骤(3)的最终应力强化因子的计算式包括： ξ( ε )＝3.624 ×105ε5‑1.075×105ε4        (1.10)权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114323951 A 2式中： ξ 为应力约束因子； ε为应 变。 5.根据权利要求1所述的基于纳米压痕技术的材料本构预模型建立方法， 其特征在于： 该步骤(2)的两个线性硬化材 料本构模型分别为模型1和模型2， 该模型1的线性硬化系数为0， 该模型2的线性硬化系数为15GPa， 该模型1和模型2的弹 性模量均为120GPa。 6.根据权利要求1所述的基于纳米压痕技术的材料本构预模型建立方法， 其特征在于： 该步骤(1)的多次试验， 采用连续刚度模式进 行多次试验， 球形压头半径 为4‑6 μm， 下沉深度 为900‑1100nm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114323951 A 3