为了找到在中心产生10mpa的温度,使用初始温度变化,比如9℃,然后计算中心的应力,gydF4y2BaSci,gydF4y2Ba然后在中心得到10mpa,设置温度变化为Tc = 10*9/gydF4y2BaScigydF4y2Ba
如果你想使用锥形压头,那么你也可以使用轴对称模型。如果你建立一个轴对称模型,你不必在钢的底部施加一个固定的BC,你可以使用Y=0位移约束,因为根据轴对称理论,样品的中心在数学上需要在X=0处。这意味着当施加-10 MPa径向压力时,可以使整个样品处于拉应力状态。由于钢和涂层具有不同的杨氏模量,这在钢和涂层之间的界面上产生了一个小的应力差。如果杨氏模量相等,则整个界面的应力不会发生变化。gydF4y2Ba
将上述应力的轴对称状态与-10 MPa压力下的三维边压应力进行对比。在下面的图中,黄色带包含了上图的整个范围。3D模型中范围更大的原因是固定支架,它不能像2D底座那样随着压力而膨胀。这可以通过将基板提高5倍并忽略固定支撑附近的末端效应来克服。下面的变形在视觉上被放大了5000倍。gydF4y2Ba
下面是通过热诱导应力的截面。请注意,相同的固定支架对钢中的应力几乎没有影响,因为当CTE设置为零时,钢没有膨胀。更重要的是,由于涂层与钢之间CTE的差异,涂层与钢之间的界面应力发生了很大的变化。下面的变形是真实的比例。gydF4y2Ba
对于你的模型,你可以使用任何一种方法,但你可能会问自己,残余应力的物理原因是什么?您感兴趣的是压痕如何影响界面上的应力,还是只影响涂层大块材料中的应力?如何物理上只对样品的一侧施加负压呢?gydF4y2Ba
如果你想在样品的一侧使用压力负载,你需要在步骤1中应用,压头上的位移为0。然后在步骤2中,您可以向下移动压头,最后,在步骤3中,您可以将压头移回0位移。在步骤1、2和3中,压力保持不变。gydF4y2Ba