压痕技术也称深度敏感压痕技术,是一种应用于复杂环境下的较为先进的力学性能检测技术,能够在不影响关键零部件服役的情况下,在微纳米级尺度下检测出不同的力学性能参数,具有十分广阔的应用前景。本文主要针对核电焊接接头局部力学性能难以获取的现状,采用理论分析、物理试验和有限元反演分析三者相结合的方法建立了适当的数学模型,并将该模型应用于核电结构安全端焊接接头的力学性能检测。本文的主要研究内容如下:(1)对于核电结构中常用金属材料的本构关系和压痕试验计算材料力学性能参数的理论方法进行研究。首先采用Oliver-Pharr方法通过载荷-深度曲线计算材料的弹性模量和压痕硬度,其次运用能量法和自相似理论计算材料屈服强度、抗拉强度和硬化指数。(2)将电子万能试验机改造成压痕试验测试平台,并对其进行调试。研究了不同试验因素对压痕试验结果的影响,在优化试验条件下,使得压痕试验能够准确得反映真实压痕响应。通过载荷深度曲线得到了不同预变形率下核级奥氏体不锈钢316L的力学性能参数,并使用单轴拉伸试验对压痕试验结果进行了验证。(3)利用ABAQUS进行有限元反演分析,建立了弹塑性材料下的压痕试验模型,对不同球形压头半径下的二维、三维球压痕试验进行了数值模拟,通过与物理试验对比分析,验证了有限元模型结果的有效性。分析了不同力学参数下压痕仿真试验的压痕形貌,并对不同凸起量与力学性能参数的规律进行了总结。(4)以核电一回路中压力容器安全端异种金属焊接接头为例,基于其结构分析在焊接接头不同位置进行均匀的压痕试验,通过载荷深度曲线确定了焊接接头的热影响区范围,预测了不同位置的各种力学性能参数。