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Updated: Jun 13, 2025

08:21
Quantitative Hardness Measurement by Instrumented AFM-indentation
Published on: November 22, 2016
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关于材料构成模型对模拟纳米削过程的适用性
Hao Shen1, Sivakumar Kulasegaram1, Emmanuel Brousseau1
1School of Engineering, Cardiff University, Queen's Buildings, The Parade, Cardiff CF24 3AA, UK.
Materials (Basel, Switzerland)
|September 14, 2024
概括
约翰逊-库克模型提供了比elasto-plastic模型更准确的对铜的纳米擦力和地形模拟. 这项研究强调了为精确的光滑粒子水力学 (SPH) 模拟选择合适材料模型的重要性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
背景情况:
- 光滑粒子水力学 (SPH) 越来越多地用于模拟金属基板上的纳米划痕.
- 现有的SPH模型主要使用Johnson-Cook或elasto-plastic构成模型进行材料流动.
- 对于哪种模型能为纳米划痕产生优异的定量预测,目前还没有明确的理解.
研究的目的:
- 在铜纳米划痕的SPH模拟中,量化比较约翰逊-库克和elasto-plastic材料模型的预测准确性.
- 评估这些模型对模拟切割/正常力和加工表面拓学的影响.
- 为了确定基于SPH的纳米划痕模拟的首选构成模型.
主要方法:
- 使用SPH与约翰逊-库克和elasto-塑料材料模型模拟铜的纳米划痕.
- 将模拟的切削力,正常力和表面地形与文学实验数据进行比较.
- 分析不同切割深度和切割速度对每个材料模型模拟结果的影响.
主要成果:
- 使用约翰逊-库克模型的SPH模拟产生了切割和正常力,与elasto-plastic模型相比,这些切割和正常力更接近实验数据.
- 用约翰逊-库克模型模拟的纳米槽的横截面形状与实验结果更好地一致.
- 约翰逊-库克模型在预测不同切削深度和速度的力量和地形方面表现出卓越的性能.
结论:
- 约翰逊-库克材料模型更适用于纳米理工艺的SPH建模,特别是用于对结果的定量预测.
- 精确的材料构成模型选择对于在表面工程和材料加工中可靠的SPH模拟至关重要.
- 这项研究为研究人员和工程师提供了宝贵的见解,他们使用SPH进行微/纳米级材料变形模拟.

