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第1章 压痕方法简介1

1.1 仪器化压入方法的原理2

1.2 测试数据的反向分析方法3

1.2.1 半解析解和经验解3

1.2.2 基于数值解和数值优化5

1.2.3 基于统计方法7

1.3 复杂材料体系力学性能的压痕表征方法9

参考文献9

第2章 聚合物块体材料粘弹性性能的压痕表征方法12

2.1 线性粘弹性本构模型13

2.2 粘弹性压痕问题的解析解15

2.2.1 平头压痕16

2.2.2 尖头压痕和指数曲线形压头压痕18

2.3 基于遗传算法的压痕数据反向分析方法21

2.4 应用与讨论21

2.4.1 平头压痕21

2.4.2 尖头压痕24

参考文献27

第3章 聚合物薄膜材料粘弹性性能的压痕表征方法29

3.1 弹性薄膜平头压痕问题的半解析解29

3.2 利用平头压痕表征聚合物薄膜的粘弹性性能33

3.3 利用尖头压痕表征聚合物薄膜的粘弹性性能36

3.3.1 塑性变形的处理：等效平头压痕36

3.3.2 等效平头压痕松弛的粘弹性解38

3.4 应用和讨论40

3.4.1 利用平头压痕40

3.4.2 利用尖头压痕48

参考文献51

第4章 生物细胞力学性能的压痕表征方法53

4.1 弹性张力膜等效结构53

4.2 弹性解55

4.2.1 浅压入55

4.2.2 中等压入58

4.3 粘弹性解59

4.3.1 压痕松弛60

4.3.2 压痕蠕变60

4.3.3 线性加载61

4.4 数值验证和参数化研究62

4.4.1 数值验证62

4.4.2 参数化研究62

4.5 实验验证和讨论67

4.5.1 名义模量和膜张力的测量67

4.5.2 粘弹性参数的测量69

4.6 小结69

参考文献70

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72

5.1 计算模型73

5.1.1 细胞的本构模型73

5.1.2 表面特异性粘附反应动力学模型74

5.1.3 有限元计算模型75

5.2 结果和讨论76

5.2.1 粘附力对压痕曲线的影响77

5.2.2 压入速度对粘附力的影响78

5.2.3 压头尺寸和压入深度对粘附力的影响80

5.2.4 细胞的力学性能对粘附力的影响83

5.3 小结84

参考文献85

第6章 多层膜材料中每层膜的弹性性能的压痕表征方法88

6.1 单层薄膜材料力学性能的压痕表征方法88

6.2 多层膜材料每层膜的弹性性能的压痕表征方法89

6.3 数值验证91

6.4 应用和讨论94

6.5 小结96

参考文献96

第7章 金属和聚合物材料塑性性能的压痕表征方法98

7.1 金属材料98

7.1.1 金属材料的弹塑性本构模型98

7.1.2 金属材料压痕问题的量纲分析100

7.1.3 代表应变的概念101

7.1.4 利用尖头压痕表征金属材料的塑性性能102

7.1.5 利用球形压痕表征金属材料的塑性性能103

7.1.6 利用显微硬度计表征金属材料的塑性性能104

7.2 聚合物材料109

7.2.1 一种弹粘塑性本构模型110

7.2.2 模型的验证111

7.2.3 利用尖头压痕表征聚合物的塑性性能114

7.2.4 验证和应用116

7.3 小结119

参考文献119

第8章 高温粘塑性性能的压痕表征方法122

8.1 高温压痕简介122

8.2 Chaboche统一型弹粘塑性本构模型126

8.3 Chaboche型材料力学性能的压痕表征方法128

8.3.1 基于神经网络方法128

8.3.2 基于有限元模拟和数值优化132

8.4 参数唯一性的讨论133

参考文献134

第9章 压痕技术的发展趋势139

参考文献140

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142

附录B 三种Kelvin模型对应的平头压痕的解（C语言程序片段）144

附录C 考虑细胞表面特异性粘附的接触模型149

附录D 聚合物本构模型的UMAT子程序153

附录E Chaboche型材料的压痕数据反向分析神经网络162