纳米压痕实验的准连续介质方法模拟研究

摘要

采用准连续介质方法建立了单晶铜纳米压痕实验的多尺度仿真模型,进行计算机数值仿真.模拟了不同曲率半径的圆柱形压头对单晶铜工件的纳米压痕过程,由模拟所得的加载、卸载曲线,根据Oliver-Pharr方法计算了不同半径压头时工件的接触刚度和纳米硬度值.由结果可知:(1)接触刚度未表现出尺寸效应,它不随压头尺寸变化而改变,而是在一条近似水平线上下波动.(2)纳米硬度存在明显压头尺寸效应,随着压头半径增大纳米硬度逐渐减小.(3)较小压入深度情况下,纳米硬度值可能远大于常规测量值.