基于压痕加载曲线的谷物籽粒物理特性试验与仿真

利用CMT8102微机控制材料试验机对豌豆、玉米、小麦、绿豆进行了加载-卸载试验，得到了4种谷物籽粒的载荷-压痕深度曲线。在谷物籽粒弹塑性力学性能研究中引入Venkatesh反向运算法则，计算出了4种谷物籽粒的弹性模量、屈服应力、硬化指数、接触刚度、最大接触面积等力学特性参数；把得到的弹性模量、屈服应力理论值添加到Abaqus的材料属性模块，对4种谷物籽粒的压入过程进行模拟仿真，得到了压痕形貌图和仿真曲线。仿真和试验曲线拟合结果说明了仿真的有效性，并且验证了Venkatesh反向运算法则在谷物籽粒材料特性研究中的准确性；压痕形貌图说明谷物籽粒具有弹塑性。研究还表明谷物籽粒硬度与应变硬化指数、最大等效接触应力、残余应力和屈服应力呈正比，与应力集中区域呈反比。