陶瓷材料预压应力加工的力学模型

基于弹性力学和压痕断裂力学，建立了陶瓷材料预压应力下的加工力学模型，分析了预压应力及载荷比对材料内部第一主应力及最大剪应力的影响。随着预压应力的增大，第一主应力由拉应力逐步转变为压应力，最大剪应力先减小而后随之增大。若施加合适的预压应力，则能降低材料内部的最大剪应力，改变材料内部裂纹的扩展方向，从而有效降低陶瓷加工过程中的损伤。随着载荷比增大，第一主应力在压头后方迅速变为拉应力，最大剪应力也随之增大，但压头正下方的应力状态不受载荷比的影响。最后对碳化硅陶瓷进行预压应力划痕实验，验证了上述分析结果，进一步表明陶瓷材料预压应力加工是可行的。