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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种自适应工况下的单轴力学性能圆球形压头压入检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116086953B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211626096.3，技术领域涉及：G01N3/08；该发明授权一种自适应工况下的单轴力学性能圆球形压头压入检测方法是由张泰瑞设计研发完成，并于2022-12-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种自适应工况下的单轴力学性能圆球形压头压入检测方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种自适应工况下的单轴力学性能压入检测方法，包括：步骤10根据测试工况确定圆球形压头压入方案，获得压入数据；步骤20允许塑性区半径rp测量时的单轴应力‑应变计算；步骤30不允许塑性区半径rp测量时的单轴应力‑应变计算；步骤40确定被测试材料的屈服强度与抗拉强度。本发明提供了一种适用于不同测量工况的单轴力学性能圆球形压头压入检测方法，为压力容器、压力管道等在役装备的结构完整性评估与剩余寿命分析提供指导。

本发明授权一种自适应工况下的单轴力学性能圆球形压头压入检测方法在权利要求书中公布了：1.一种自适应工况下的单轴力学性能圆球形压头压入检测方法，其特征在于，包括： S1：采用半径R的圆球形压头，以包含N次等间距加载-卸载方式，缓慢压入被测试材料的光滑表面，分别通过压入试验机集成的载荷传感器与位移传感器获得连续的压入载荷P和压入位移h曲线； S2：判断是否具备在被测试样表面进行光学测量的条件，如具备光学测量条件，测量残余压痕凹坑周边的塑性区半径rp，并执行S3，否则跳过rp测量直接执行S3； S3：以第i个压入循环中被测试材料表面残余压痕凹坑深度hp为横坐标，以第i个压入循环中被测试材料的有效杨氏模量Eeff i为纵坐标，1≤i≤N，绘制散点图，并使用线性函数拟合图中散点，从而估算出被测试材料的杨氏模量E0，该线性函数为 Eeff＝-Chp+E01 式中，C为拟合系数，E0为估算的被测试材料的杨氏模量； S4：利用下式计算估算的被测试材料的杨氏模量E0与预设的被测试材料的杨氏模量的Epre相对误差ΔError： 式中，E0为估算的被测试材料的杨氏模量，Epre为预设的被测试材料的杨氏模量； S5：当ΔError小于最大允许误差δ时，被测材料允许采用N次加载-卸载方式进行圆球形压头压入测试，将S1中获得的包含N次加载-卸载的压入载荷P和压入位移h曲线直接用于单轴力学性能计算，若能够测量rp则转到S6，若不能测量rp则转到S9；当ΔError超过最大允许误差δ时，被测材料只允许采用单调加载方式进行圆球形压头压入测试，以S1获得的包含N次加载-卸载的压入载荷P和压入位移h曲线的卸载部分去除，得到单调加载曲线用于单轴力学性能计算，若能够测量rp则转到S7，若不能测量rp则转到S13； S6：分别根据下列公式计算被测试材料第i个压入循环的vonMises等效应力σeq i和vonMises等效应变εeq i，之后转到S14，其中1≤i≤N： 式中，Eeff i为被测试材料第i个压入循环的有效杨氏模量，Eind和vind分别为圆球形压头的杨氏模量和泊松比，R为圆球形压头半径，R0 i为第i个压入循环完全卸载后的残余压痕凹坑曲率半径，Pmax i为第i个压入循环的最大压入载荷，WE i和WP i分别为第i个压入循环的弹性外力功和塑性外力功，hmax i为第i个压入循环的最大压入深度，hr i为第i个压入循环的弹性回复深度，σ0为被测试材料的应力比例极限，ε0为被测试材料的应变比例极限，当i＝1时，WP 0＝0，Pmax 0＝0，σeq 0＝σ0，εeq 0＝ε0； S7：采用下列公式所示的幂函数拟合加载单调加载阶段的压入载荷P-压入位移h曲线： P＝Chm5 式中，C为压入载荷P-压入位移h曲线的拟合系数，m为压入载荷P-压入位移h曲线的拟合指数； S8：被测试材料的vonMises等效应力σeq-vonMises等效应变εeq关系根据下列公式得出： 式中，ε0为被测试材料的应变比例极限，E为被测试材料的杨氏模量，n为被测试材料的加工硬化指数；之后转到S14； S9：假设被测试材料的应变比例极限ε0＝0.002，分别根据公式3和公式4计算被测试材料第i个压入循环的vonMises等效应力σeq i和vonMises等效应变εeq i，其中1≤i≤N； S10：将S9中计算得到的vonMises等效应力σeq和vonMises等效应变εeq数据点代入公式6，拟合加工硬化指数n； S12：根据公式7重新拟合被测试材料的应变比例极限ε0，若重新拟合的应变比例极限与S9中所用应变比例极限相比，相对误差小于允许值，则认为S9计算的被测试材料第i个压入循环的vonMises等效应力σeq i和vonMises等效应变εeq i为真实值；否则，将更新后的应变比例极限ε0带入步骤S9，重新计算被测试材料第i个压入循环的vonMises等效应力σeq i和vonMises等效应变εeq i直至满足相对误差要求，之后转到S14； 式中，E为被测试材料的杨氏模量，此处用E0代替E，Eind和vind分别为圆球形压头的杨氏模量和泊松比，R为圆球形压头半径，R0 i为第i个压入循环完全卸载后的残余压痕凹坑曲率半径，Pmax i为第i个压入循环的最大压入载荷，WT i为第i个压入循环的总外力功，hmax i为第i个压入循环的最大压入深度，hr i为第i个压入循环的弹性回复深度，σ0为被测试材料的应力比例极限，ε0为被测试材料的应变比例极限；当i＝1时，WP 0＝0，Pmax 0＝0，σeq 0＝σ0，εeq 0＝ε0；ξ和ψ是关于被测试材料应变比例极限ε0和加工硬化指数n的回归方程； S13：假设被测试材料的vonMises等效应力σeq和vonMises等效应变εeq关系符合公式6，使用下列公式拟合被测试材料的应变比例极限ε0和加工硬化指数n： 式中，E为被测试材料的杨氏模量，此处用预设值Epre代替E，WT为总外力功，P为压入载荷，ξT和ψT是关于被测试材料应变比例极限ε0和加工硬化指数n的回归方程；之后转到S14； S14：根据公式9计算被测试材料的vonMises等效塑性应变εp，将εp＝0.2％时的vonMises等效应力σeq视为被测试材料的屈服强度Rp0.2 式中，E为被测试材料的杨氏模量，对于单调加载的球压头压入测试，用预设值Epre代替E；对于包含N次加载-卸载的球压头压入测试，用S3中得到的被测试材料的杨氏模量E0代替E，σeq和εeq分别为被测试材料的vonMises等效应力与vonMises等效应变； S15：根据公式10计算被测试材料的工程应力σENG，将工程应力的最大值视为被测试材料的抗拉强度Rm： 式中，σeq和εeq分别为被测试材料的vonMises等效应力与vonMises等效应变。

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