小尺寸元件、焊接结构件的材料力学性能对于关键工程安全控制十分重要，但至今却难以有效地采用传统单轴拉伸试验方法获得。压入法作为一种微损测试方法，在小尺寸试样及在役工程构件的力学性能的便携测量等方面展示了良好的应用前景。本文借助压入过程的有限元模拟及多种材料试验验证，对压入法预测材料单轴本构关系开展了系统的研究，取得了如下成果： (1)基于对试样的预压强化，提出了精确测量材料弹性模量的改进压入测试方法。对304不锈钢和T225NG合金的压入测试表明，新方法获取的弹性模量精度明显高于单一锥形压头压入测试结果； (2)基于压入测试过程的有限元模拟，以表征应力σr为中间变量，提出了60°锥形压头对应的获取材料本构关系的锥形压入测试方法CR-EMI(The method to obtainconstitutive relationships of materials based on energy method of indentation)方法。基于名义硬度H与布氏硬度HB之间的线性律，提出一种由材料本构关系预测布氏硬度的H-EMI(The method to obtain hardness of materials based on energy method of indentation)方法； (3)基于材料Hollomon模型参数同压入能量比We/Wt之间的幂律函数关系，提出采用60°和70.3°锥形压头的压入载荷-压入深度曲线来获取材料本构关系的CR-EMI-H(Hollomon)方法和获取布氏硬度的H-EMI-H(Hollomon)方法； (4)建立了不同布氏硬度标尺下球形压头对应能量比Wt/We与材料Hollomon模型参数E/σy、n之间的幂律关系，由此提出了预测材料本构关系的球形压入测试方法。 (5)基于304不锈钢等8种材料的压入试验和硬度试验，上述压入测试方法的有效性和精确度得到了较好的验证； (6)基于CAT系统原理和本文发展的压入测试方法，提出了仪器化便携压入装置的技术方案。 展开▼
