利用压痕方法表征复杂材料体系的力学性能PDF电子书下载

第1章 压痕方法简介 1

1.1 仪器化压入方法的原理 2

1.2 测试数据的反向分析方法 3

1.2.1 半解析解和经验解 3

1.2.2 基于数值解和数值优化 5

1.2.3 基于统计方法 7

1.3 复杂材料体系力学性能的压痕表征方法 9

参考文献 9

第2章 聚合物块体材料粘弹性性能的压痕表征方法 12

2.1 线性粘弹性本构模型 13

2.2 粘弹性压痕问题的解析解 15

2.2.1 平头压痕 16

2.2.2 尖头压痕和指数曲线形压头压痕 18

2.3 基于遗传算法的压痕数据反向分析方法 21

2.4 应用与讨论 21

2.4.1 平头压痕 21

2.4.2 尖头压痕 24

参考文献 27

第3章 聚合物薄膜材料粘弹性性能的压痕表征方法 29

3.1 弹性薄膜平头压痕问题的半解析解 29

3.2 利用平头压痕表征聚合物薄膜的粘弹性性能 33

3.3 利用尖头压痕表征聚合物薄膜的粘弹性性能 36

3.3.1 塑性变形的处理：等效平头压痕 36

3.3.2 等效平头压痕松弛的粘弹性解 38

3.4 应用和讨论 40

3.4.1 利用平头压痕 40

3.4.2 利用尖头压痕 48

参考文献 51

第4章 生物细胞力学性能的压痕表征方法 53

4.1 弹性张力膜等效结构 53

4.2 弹性解 55

4.2.1 浅压入 55

4.2.2 中等压入 58

4.3 粘弹性解 59

4.3.1 压痕松弛 60

4.3.2 压痕蠕变 60

4.3.3 线性加载 61

4.4 数值验证和参数化研究 62

4.4.1 数值验证 62

4.4.2 参数化研究 62

4.5 实验验证和讨论 67

4.5.1 名义模量和膜张力的测量 67

4.5.2 粘弹性参数的测量 69

4.6 小结 69

参考文献 70

第5章 利用压痕方法研究生物细胞的表面特异性粘附特性 72

5.1 计算模型 73

5.1.1 细胞的本构模型 73

5.1.2 表面特异性粘附反应动力学模型 74

5.1.3 有限元计算模型 75

5.2 结果和讨论 76

5.2.1 粘附力对压痕曲线的影响 77

5.2.2 压入速度对粘附力的影响 78

5.2.3 压头尺寸和压入深度对粘附力的影响 80

5.2.4 细胞的力学性能对粘附力的影响 83

5.3 小结 84

参考文献 85

第6章 多层膜材料中每层膜的弹性性能的压痕表征方法 88

6.1 单层薄膜材料力学性能的压痕表征方法 88

6.2 多层膜材料每层膜的弹性性能的压痕表征方法 89

6.3 数值验证 91

6.4 应用和讨论 94

6.5 小结 96

参考文献 96

第7章 金属和聚合物材料塑性性能的压痕表征方法 98

7.1 金属材料 98

7.1.1 金属材料的弹塑性本构模型 98

7.1.2 金属材料压痕问题的量纲分析 100

7.1.3 代表应变的概念 101

7.1.4 利用尖头压痕表征金属材料的塑性性能 102

7.1.5 利用球形压痕表征金属材料的塑性性能 103

7.1.6 利用显微硬度计表征金属材料的塑性性能 104

7.2 聚合物材料 109

7.2.1 一种弹粘塑性本构模型 110

7.2.2 模型的验证 111

7.2.3 利用尖头压痕表征聚合物的塑性性能 114

7.2.4 验证和应用 116

7.3 小结 119

参考文献 119

第8章 高温粘塑性性能的压痕表征方法 122

8.1 高温压痕简介 122

8.2 Chaboche统一型弹粘塑性本构模型 126

8.3 Chaboche型材料力学性能的压痕表征方法 128

8.3.1 基于神经网络方法 128

8.3.2 基于有限元模拟和数值优化 132

8.4 参数唯一性的讨论 133

参考文献 134

第9章 压痕技术的发展趋势 139

参考文献 140

附录A 从Burgers模型参数计算微分算符多项系数以及prony级数的Matlab程序 142

附录B 三种Kelvin模型对应的平头压痕的解（C语言程序片段） 144

附录C 考虑细胞表面特异性粘附的接触模型 149

附录D 聚合物本构模型的UMAT子程序 153

附录E Chaboche型材料的压痕数据反向分析神经网络 162