利用压痕方法表征复杂材料体系的力学性能

内容简介

《利用压痕方法表征复杂材料体系的力学性能》内容共分9章。第1章介绍了压痕方法的基本原理并归纳了设计压痕数据反向分析方法采用的主要手段；第2-8章分别介绍了聚合物块体材料及薄膜材料的粘弹性性能、生物细胞的粘弹性性能及表面特异性粘附性能、多层膜材料的每层膜的弹性性能、金属和聚合物材料的塑性性能以及金属材料的高温粘塑性性能的压痕表征方法；第9章对压痕方法的发展进行了简要的总结并探讨了未来的发展趋势。为便于感兴趣的读者应用本书中的方法，相关的计算模型和计算程序均以附录的形式提供。
　　本书可供高等院校力学、材料、机械、生物、物理和化学等相关专业的研究生、的本科生和教师使用，也可供相关工程技术领域的研究人员参考。

目录

第1章 压痕方法简介
1.1 仪器化压入方法的原理
1.2 测试数据的反向分析方法
1.2.1 半解析解和经验解
1.2.2 基于数值解和数值优化
1.2.3 基于统计方法
1.3 复杂材料体系力学性能的压痕表征方法
参考文献
第2章 聚合物块体材料粘弹性性能的压痕表征方法
2.1 线性粘弹性本构模型
2.2 粘弹性压痕问题的解析解
2.2.1 平头压痕
2.2.2 尖头压痕和指数曲线形压头压痕
2.3 基于遗传算法的压痕数据反向分析方法
2.4 应用与讨论
2.4.1 平头压痕
2.4.2 尖头压痕
参考文献
第3章 聚合物薄膜材料粘弹性性能的压痕表征方法
3.1 弹性薄膜平头压痕问题的半解析解
3.2 利用平头压痕表征聚合物薄膜的粘弹性性能
3.3 利用尖头压痕表征聚合物薄膜的粘弹性性能
3.3.1 塑性变形的处理： 等效平头压痕
3.3.2 等效平头压痕松弛的粘弹性解
3.4 应用和讨论
3.4.1 利用平头压痕
3.4.2 利用尖头压痕
参考文献
第4章 生物细胞力学性能的压痕表征方法
4.1 弹性张力膜等效结构
4.2 弹性解
4.2.1 浅压入
4.2.2 中等压入
4.3 粘弹性解
4.3.1 压痕松弛
4.3.2 压痕蠕变
4.3.3 线性加载
4.4 数值验证和参数化研究
4.4.1 数值验证
4.4.2 参数化研究
4.5 实验验证和讨论
4.5.1 名义模量和膜张力的测量
4.5.2 粘弹性参数的测量
4.6 小结
参考文献
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
5.1 计算模型
5.1.1 细胞的本构模型
5.1.2 表面特异性粘附反应动力学模型
5.1.3 有限元计算模型
5.2 结果和讨论
5.2.1 粘附力对压痕曲线的影响
5.2.2 压入速度对粘附力的影响
5.2.3 压头尺寸和压入深度对粘附力的影响
5.2.4 细胞的力学性能对粘附力的影响
5.3 小结
参考文献
第6章 多层膜材料中每层膜的弹性性能的压痕表征方法
6.1 单层薄膜材料力学性能的压痕表征方法
6.2 多层膜材料每层膜的弹性性能的压痕表征方法
6.3 数值验证
6.4 应用和讨论
6.5 小结
参考文献
第7章 金属和聚合物材料塑性性能的压痕表征方法
7.1 金属材料
7.1.1 金属材料的弹塑性本构模型
7.1.2 金属材料压痕问题的量纲分析
7.1.3 代表应变的概念
7.1.4 利用尖头压痕表征金属材料的塑性性能
7.1.5 利用球形压痕表征金属材料的塑性性能
7.1.6 利用显微硬度计表征金属材料的塑性性能
7.2 聚合物材料
7.2.1 一种弹粘塑性本构模型
7.2.2 模型的验证
7.2.3 利用尖头压痕表征聚合物的塑性性能
7.2.4 验证和应用
7.3 小结
参考文献
第8章 高温粘塑性性能的压痕表征方法
8.1 高温压痕简介
8.2 Chaboche统一型弹粘塑性本构模型
8.3 Chaboche型材料力学性能的压痕表征方法
8.3.1 基于神经网络方法
8.3.2 基于有限元模拟和数值优化
8.4 参数性的讨论
参考文献
第9章 压痕技术的发展趋势
参考文献
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
附录B 三种Kelvin模型对应的平头压痕的解（C语言程序片段）
附录C 考虑细胞表面特异性粘附的接触模型
附录D 聚合物本构模型的UMAT子程