402 / 2021-06-15 20:57:59

超高分子量聚乙烯压痕：粘塑性行为有限元分析

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）被广泛应用于生物材料等领域，但人们对其局部变形行为并不清楚。与传统金属相比，UHMWPE拥有明显的粘塑性响应，生物体内的复杂的周期运动和温度环境等因素使得UHMWPE的微观表面接触异常复杂，但是有限元分析方法使得这一问题的解决提供了可能。借助压痕法可以对UHMWPE进行定量的分析，压痕法是一种能够衡量材料局部机械性能的一种重要手段，常被用于测量材料的硬度与弹性模量等参数。本文建立了三维有限元压痕模型并对压痕的加载和卸载过程进行了讨论，主要研究了温度场和速度场对UHWMPE接触的影响。本文采用了先进的Three Network Model模型，对UHMWPE压痕过程的全局变量（接触力、接触面积、平均接触压力）和局部变量（等效应变、等效应力、粘弹性恢复量）进行了分析，讨论了复杂速度场和温度场对UHMWPE残余应变的影响。

关键词: 有限元；压痕；粘塑性；超高分子量聚乙烯