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龍圖騰網(wǎng)獲悉哈爾濱工業(yè)大學(xué)申請(qǐng)的專利一種基于高合金鋼表層和次表層本構(gòu)關(guān)系的壓痕反演提取方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN119738298B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-26發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202411924862.3，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01N3/46；該發(fā)明授權(quán)一種基于高合金鋼表層和次表層本構(gòu)關(guān)系的壓痕反演提取方法是由劉雨麟;王黎欽;林飛虎;韓永政設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2024-12-25向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種基于高合金鋼表層和次表層本構(gòu)關(guān)系的壓痕反演提取方法在說明書摘要公布了：一種基于高合金鋼表層和次表層本構(gòu)關(guān)系的壓痕反演提取方法，它屬于材料力學(xué)性能表征領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的本構(gòu)關(guān)系提取方法的效率低、誤差大的問題。本發(fā)明通過將球型壓頭尖端的納米壓痕實(shí)驗(yàn)及維氏壓痕實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，完整地提取了材料表層?次表層的本構(gòu)關(guān)系，克服了非均質(zhì)梯度材料由于微觀成分的變化而導(dǎo)致的材料性能變化難以預(yù)測(cè)的問題，保證了本構(gòu)關(guān)系提取的精度。同時(shí)依靠硬度測(cè)量與簡(jiǎn)單的有限元分析，避免了大量材料參數(shù)的計(jì)算，提高了梯度本構(gòu)關(guān)系提取的效率。本發(fā)明方法可以用于高合金鋼、碳化物含量大的滲碳鋼等梯度材料的力學(xué)性能的高效率、高精度表征。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于材料力學(xué)性能表征領(lǐng)域。

本發(fā)明授權(quán)一種基于高合金鋼表層和次表層本構(gòu)關(guān)系的壓痕反演提取方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于高合金鋼表層和次表層本構(gòu)關(guān)系的壓痕反演提取方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟： 步驟一、在高合金鋼的表層區(qū)域進(jìn)行球型壓頭尖端納米壓痕實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過程中連續(xù)測(cè)量材料表層區(qū)域的彈性模量、接觸剛度數(shù)據(jù)以及接觸載荷-壓痕深度數(shù)據(jù)； 步驟二、根據(jù)步驟一測(cè)量的彈性模量、接觸剛度數(shù)據(jù)、接觸載荷-壓痕深度數(shù)據(jù)和球型壓頭尖端半徑分別計(jì)算幾何接觸半徑和Hertz接觸半徑； 再根據(jù)幾何接觸半徑和Hertz接觸半徑，得到四種不同的壓痕應(yīng)力應(yīng)變曲線上的數(shù)據(jù)； 步驟三、根據(jù)步驟二獲得的各種壓痕應(yīng)力應(yīng)變曲線上的數(shù)據(jù)，對(duì)每種壓痕應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行處理標(biāo)定，獲得塑性本構(gòu)方程； 步驟四、對(duì)高合金鋼次表層區(qū)域熱處理方向上的一個(gè)深度位置進(jìn)行球型壓頭尖端納米壓痕實(shí)驗(yàn)，即采用步驟一至步驟三的方法提取當(dāng)前深度位置的塑性本構(gòu)方程，基于塑性本構(gòu)方程中的應(yīng)變硬化指數(shù)來確定當(dāng)前深度位置的應(yīng)變硬化指數(shù)范圍； 步驟五、利用顯微維氏硬度計(jì)對(duì)步驟四的當(dāng)前深度位置進(jìn)行N次維氏硬度測(cè)量，將N次維氏硬度測(cè)量結(jié)果的平均值作為當(dāng)前深度位置的基本維氏硬度； 步驟六、根據(jù)步驟四中獲得的應(yīng)變硬化指數(shù)范圍以及代表性塑性應(yīng)變與應(yīng)變硬化指數(shù)的關(guān)系，獲得每個(gè)應(yīng)變硬化指數(shù)對(duì)應(yīng)的代表性塑性應(yīng)變； 基于膨脹型腔模型和基本維氏硬度分別獲得應(yīng)變硬化指數(shù)范圍內(nèi)每個(gè)應(yīng)變硬化指數(shù)對(duì)應(yīng)的流動(dòng)曲線，并基于代表性塑性應(yīng)變計(jì)算每個(gè)流動(dòng)曲線的約束因子； 步驟七、對(duì)步驟四中的當(dāng)前深度位置進(jìn)行宏觀維氏壓痕實(shí)驗(yàn)，再對(duì)高合金鋼進(jìn)行切片并逐步進(jìn)行拋光直至拋光到壓痕對(duì)角線，顯示出最大表面壓痕下方的梯度塑性應(yīng)變區(qū)； 步驟八、在梯度塑性應(yīng)變區(qū)進(jìn)行顯微維氏壓痕實(shí)驗(yàn)，即在梯度塑性應(yīng)變區(qū)內(nèi)以固定間距選取各個(gè)壓痕位置，并分別測(cè)量選取的每個(gè)壓痕位置的維氏硬度，直至測(cè)得的維氏硬度與步驟五中的基本維氏硬度相同時(shí)結(jié)束測(cè)量，獲得全部測(cè)量位置； 步驟九、根據(jù)步驟六中獲得的任意一條流動(dòng)曲線建立二維軸對(duì)稱有限元分析模型，再利用建立的二維軸對(duì)稱有限元分析模型還原步驟七中的宏觀維氏壓痕實(shí)驗(yàn)，分別獲得步驟八中的每個(gè)測(cè)量位置對(duì)應(yīng)的等效塑性應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值； 將每個(gè)測(cè)量位置的等效塑性應(yīng)變實(shí)驗(yàn)值分別帶入該條流動(dòng)曲線，計(jì)算出每個(gè)測(cè)量位置對(duì)應(yīng)的壓痕投影面積硬度；再根據(jù)每個(gè)測(cè)量位置的壓痕投影面積硬度計(jì)算值與步驟八中每個(gè)測(cè)量位置的維氏硬度來計(jì)算該條流動(dòng)曲線對(duì)應(yīng)的壓痕投影面積硬度偏差； 同理，分別計(jì)算出步驟六中的每條流動(dòng)曲線對(duì)應(yīng)的壓痕投影面積硬度偏差，將最小硬度偏差對(duì)應(yīng)的流動(dòng)曲線作為步驟四中當(dāng)前深度位置的一個(gè)塑性本構(gòu)關(guān)系； 步驟十、改變高合金鋼次表層區(qū)域熱處理方向上的深度位置，再對(duì)新的深度位置返回執(zhí)行步驟四至步驟九； 步驟十一、利用步驟三獲得的高合金鋼表層的塑性本構(gòu)關(guān)系和步驟四以及步驟九獲得的次表層各深度位置的塑性本構(gòu)關(guān)系獲得壓痕反演結(jié)果。

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