利用有限元软件ABAQUS,结合仪器化压入识别材料弹性模量的Ma方法,分析了仪器化压入仿真中金刚石压头与被测材料接触面间摩擦因数对陶瓷材料弹性模量识别精度的影响。结果显示,对于两种典型陶瓷材料Si3N4和Al2O3,当摩擦因数在0~0.4范围内,识别误差随摩擦因数的增大而减小,最大误差分别为5.06%和12.38%;当摩擦因数在0~0.15之间,识别误差对其变化较为敏感,摩擦因数超过0.15后,误差值分别稳定于为3.5%和5.8%左右。说明对于陶瓷材料弹性模量的仪器化压入仿真计算,当设置压头与陶瓷材料接触面摩擦因数不小于0.15时,仿真识别精度较高且比较稳定。

文中利用有限元软件ABAQUS分别对基于刚性压头和弹性压头的仪器化压入模型进行了建立与计算,并将刚性压头的模型仿真所得的压入比功We/Wt及仪器化压入Oliver-Pharr硬度HO-P与理想弹性压头的模型仿真结果进行对照。结果表明,刚性压头模型仿真识别压入比功We/Wt的相对误差变化范围为-2.6%～-31.8%,Oliver-Pharr硬度HO-P的相对误差变化范围为-0.3%～26.5%,其中对低强度材料进行仿真的结果与弹性压头模型相近,误差一般不超过5%,而随着材料强度的升高,其仿真误差显著增大,对于超高强度的材料的仿真计算压头弹性不可忽略,刚性压头模型应谨慎选用。

利用有限元软件ABAQUS分析了陶瓷试样表面倾斜角度对仪器化压入O-P硬度H_（O-P）和名义硬度H_n识别结果的影响。结果表明,对于试样表面出现小角度倾斜的陶瓷材料,其O-P硬度和名义硬度的识别结果随着倾斜角度的增加而增加,当倾斜角度小于2°时,O-P硬度识别误差小于1.67%,名义硬度的识别误差小于1.77%,具有较好的识别精度;当倾斜角度大于3°时,两种硬度在不同倾斜方向上的识别误差均超过3%,误差明显增大,影响了结果的准确度。在进行用于仪器化压入硬度识别的陶瓷材料试样表面加工时,应当保证表面达到足够的平整度,表面倾斜控制在2°以内,以保证识别结果的准确性。