【摘 要】
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渗碳作为一种表面处理工艺，被广泛应用在齿轮、轴承等机械零件中。渗碳在零件表面层引入较大的残余压应力，一般而言会提高材料的疲劳抗性。但是，由于残余应力的存在，使得表面渗碳试件在单轴拉/压疲劳试验中，内部的应力状态不再是简单的单轴状态，其局部真实应力也不再等于名义应力，从而使疲劳试验得到的疲劳寿命曲线(S-N 曲线)并不能反映渗碳材料真实的疲劳性能。因此，直接采用试验曲线对渗碳零件进行准确的寿命预测仍
【机 构】
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清华大学航天航空学院,北京 100084
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渗碳作为一种表面处理工艺，被广泛应用在齿轮、轴承等机械零件中。渗碳在零件表面层引入较大的残余压应力，一般而言会提高材料的疲劳抗性。但是，由于残余应力的存在，使得表面渗碳试件在单轴拉/压疲劳试验中，内部的应力状态不再是简单的单轴状态，其局部真实应力也不再等于名义应力，从而使疲劳试验得到的疲劳寿命曲线(S-N 曲线)并不能反映渗碳材料真实的疲劳性能。因此，直接采用试验曲线对渗碳零件进行准确的寿命预测仍然存在问题。
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压电半导体材料由于其特殊的力电耦合性质，在传感器、电子器件等制造领域得到了较为广泛的应用.基于可靠性的问题，近年来，其在力电联合载荷作用下的断裂行为引发了人们的关注.本文以氮化镓压电半导体材料为对象，利用三点弯曲多场加载平台研究了外加电场对极化的GaN 材料断裂韧性的影响.实验结果表明，当施加电场达到1.25 kV/cm 时，断裂韧性(KIC)提高了9.6％左右，但随着电场的进一步增加，断裂韧性基
大型复杂构件在航空航天，高铁和汽车等领域广泛应用，因此需要实现大范围的应力/应变和裂纹缺陷的检测，对保障人员和设备的安全具有重要意义。尤其是对于复杂的结构，局部应力集中引起的疲劳失效，理论计算与实际结果具有较大的误差，疲劳裂纹扩展无法完全准确预测。传统检测技术，例如射线成像、超声检测、磁粉检测以及涡流检测等，很难实现大范围在线实时可视化的疲劳裂纹监测。
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渗碳热处理、喷丸、激光冲击等表层改性技术形成抗疲劳制造核心的表面变质层，对其机械性能的表征测量，是抗疲劳制造技术的基础。传统压痕测量表征设备由于理论基础为均质材料接触模型，不适合于本质为梯度结构的表面变质层的机械性能测量表征。本文利用球形压头与非均质材料接触理论对球形压头和表面变质层的接触问题进行分析，并利用有限元方法对分析结果进行验证，进而建立利用球形压头的表面变质层梯度材料压痕表征理论和方法。
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