获取准确的材料力学性能是结构安全性评价的重要条件之一,传统的拉伸实验由于自身具有破坏性应用有所局限,因此发展合理的材料局部力学性能无损测试技术非常必要。本文从弹塑性理论出发,结合数值分析及物理实验,建立了以压入实验评价材料力学性能的方法。完成的主要工作如下:(1)在压痕理论的基础上,结合材料应力应变曲线的数学模型进行量纲分析,确定了压入实验影响因素与基本材料力学特性的相关关系。通过数值模拟技术分析了材料力学性能变化对压入实验过程的影响。明确了材料基本力学性能对压入实验载荷位移曲线的影响方式,并以此为依据建立了经验公式。(2)搭建了压痕测试系统,以核电结构常用的304奥氏体不锈钢材料为例,将拉伸实验结果与压入实验计算得到的材料力学性能对比,确认了以压入实验为基础的材料力学性能计算方法可行性,根据压入试验还原的材料应力应变曲线在合理误差范围。(3)综合物理实验和数值模拟对压头形貌变化引起的压痕响应变化,确定了不同压头形状和压头大小在表现材料力学性能及应力状态上的特点,同时得到了压头条件对材料力学性能计算方法的影响方式。(4)结合材料力学性能以及压入实验条件对压入实验结果的影响,建立了简化的压入实验载荷位移曲线数学模型,使用该模型对载荷位移曲线进行拟合,拟合结果符合精度要求。本文为复杂应用环境下的金属材料构件表面完整性和残余寿命评价提供了研究基础。