一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法与流程

技术特征：

1.一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，通过冲击球压试验得到冲击载荷和冲击压痕半径，从而分析工程材料的抗塑性、变形能力、弹性恢复能力、表面动弹性模量和剪切模量，包括试样处理、冲击试验、三维形貌观测和数据处理四部分，具体包括以下步骤：

（1）试样的表面抛光打磨：选取100mmx100mmx100mmx的立方体试样块，对其进行打磨抛光处理；

（2）对试样进行冲击球压试验：试样每个表面设置有不同的冲击高度，且每个表面都设定有6个冲击试验点，将试样固定在自动球压冲击装置上进行冲击球压试验；

（3）采集冲击荷载值：在冲击过程中，记录每次冲击荷载值F与时间曲线，以该曲线读取冲击过程中试样表面最大冲击荷载值P_max以及冲击荷载值随冲击高度的变化；

（4）绘制三维图：观察试样表面形貌的损伤程度，通过试样表面压痕3D形貌图和压痕剖面图分析试样的剥落和微裂纹扩展情况，通过显微镜测量冲击球压痕尺寸，记录不同冲击高度作用下，试样表面压痕尺寸半径r、压痕表面积S、体积V。

（5）数据处理：将压痕值与其冲击荷载值进行对应，计算试样表面力学性能，绘制相应曲线图。

2.根据权利要求1所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的打磨抛光处理为采用TCD-SM-2型砂轮磨平机对试样表面进行打磨抛光处理。

3.根据权利要求1所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的步骤（2）与步骤（1）之间还包括烘干步骤，其中烘干为将抛光打磨好的试样放入45℃烘箱烘干24小时。

4.根据权利要求1所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的步骤（4）中通过LEXTOLS4100型激光共聚焦显微镜观测试样表面损伤程度。

5.根据权利要求1所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的步骤（5）中的力学性能为试样表面动态硬度值H_d、恢复性系数e、动态弹性模量E、剪切模量G。

6.根据权利要求5所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的表面动态硬度值H_d，体现不同材料抵抗变形的能力：

;

其中：m为冲击球小球质量，E为试样的弹性模量，V²_in为冲击球球头接触试样表面前的相对速度。

7.根据权利要求6所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的，其中a为最大接触半径：

；

其中R为冲击球小球半径，为接触系统有效弹性模量。

8.根据权利要求6或7所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的为接触系统有效弹性模量：

；

其中E为试样弹性模量，为小球弹性模量，V为试样的泊松比。

9.根据权利要求5所述的一种工程材料的冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的表面动态弹性模量：

，

其中R为小球半径，为小球的泊松比，为小球弹性模量，V为试样的泊松比；

所述的剪切模量：

，

其中V为试样的泊松比，E为表面动态弹性模量。

10.根据权利要求5所述的一种工程材料冲击球压试验以及评价方法，其特征在于，所述的恢复性系数：

，其中为回跳能量：，为总能量：；

其中为接触系统有效弹性模量，为小球球头接触试样表面前的相对速度，m为小球质量。