1.一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,通過沖擊球壓試驗得到?jīng)_擊載荷和沖擊壓痕半徑,從而分析工程材料的抗塑性、變形能力、彈性恢復(fù)能力、表面動彈性模量和剪切模量,包括試樣處理、沖擊試驗、三維形貌觀測和數(shù)據(jù)處理四部分,具體包括以下步驟:
(1)試樣的表面拋光打磨:選取100mmx100mmx100mmx的立方體試樣塊,對其進行打磨拋光處理;
(2)對試樣進行沖擊球壓試驗:試樣每個表面設(shè)置有不同的沖擊高度,且每個表面都設(shè)定有6個沖擊試驗點,將試樣固定在自動球壓沖擊裝置上進行沖擊球壓試驗;
(3)采集沖擊荷載值:在沖擊過程中,記錄每次沖擊荷載值F與時間曲線,以該曲線讀取沖擊過程中試樣表面最大沖擊荷載值Pmax以及沖擊荷載值隨沖擊高度的變化;
(4)繪制三維圖:觀察試樣表面形貌的損傷程度,通過試樣表面壓痕3D形貌圖和壓痕剖面圖分析試樣的剝落和微裂紋擴展情況,通過顯微鏡測量沖擊球壓痕尺寸,記錄不同沖擊高度作用下,試樣表面壓痕尺寸半徑r、壓痕表面積S、體積V。
(5)數(shù)據(jù)處理:將壓痕值與其沖擊荷載值進行對應(yīng),計算試樣表面力學(xué)性能,繪制相應(yīng)曲線圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的打磨拋光處理為采用TCD-SM-2型砂輪磨平機對試樣表面進行打磨拋光處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的步驟(2)與步驟(1)之間還包括烘干步驟,其中烘干為將拋光打磨好的試樣放入45℃烘箱烘干24小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的步驟(4)中通過LEXTOLS4100型激光共聚焦顯微鏡觀測試樣表面損傷程度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的步驟(5)中的力學(xué)性能為試樣表面動態(tài)硬度值Hd、恢復(fù)性系數(shù)e、動態(tài)彈性模量E、剪切模量G。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的表面動態(tài)硬度值Hd,體現(xiàn)不同材料抵抗變形的能力:
;
其中:m為沖擊球小球質(zhì)量,E為試樣的彈性模量,V2in為沖擊球球頭接觸試樣表面前的相對速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的,其中a為最大接觸半徑:
;
其中R為沖擊球小球半徑,為接觸系統(tǒng)有效彈性模量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的為接觸系統(tǒng)有效彈性模量:
;
其中E為試樣彈性模量,為小球彈性模量,V為試樣的泊松比。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工程材料的沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的表面動態(tài)彈性模量:
,
其中R為小球半徑,為小球的泊松比,為小球彈性模量,V為試樣的泊松比;
所述的剪切模量:
,
其中V為試樣的泊松比,E為表面動態(tài)彈性模量。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工程材料沖擊球壓試驗以及評價方法,其特征在于,所述的恢復(fù)性系數(shù):
,其中為回跳能量:,為總能量:;
其中為接觸系統(tǒng)有效彈性模量,為小球球頭接觸試樣表面前的相對速度,m為小球質(zhì)量。