• Brno University of Technology - Centre of Sports Activities
  • Research centres

  • Pravděpodobně máte vypnutý JavaScript. Některé funkce portálu nebudou funkční.

Research & Development Results

Publication detail

Original Title: Modeling Load-displacement Curve and Pop-in Effect in Nanoindentation Tests
Czech Title: Modelování posunu křivky zatížení a pop-in efektu při nanoindentačních testech
English Title: Modeling Load-displacement Curve and Pop-in Effect in Nanoindentation Tests
Author(s): ŠANDERA, P.; POKLUDA, J.; SCHÖBERL, T.; HORNÍKOVÁ, J.; ČERNÝ, M.
Type: journal article
Language: en
Original Abstract: The nanoindentation test of a single crystal of tungsten is simulated by a multiscale model based on a nonlinear elastic finite element analysis coupled with both ab initio calculations of the ideal shear strength and crystallographic considerations. The onset of microplasticity, associated with the pop-in effect identified in experimental nanoindentation tests (creation of first dislocations), is assumed to be related to the moment of achieving the value of the ideal shear strength for the copper crystal under a superimposed hydrostatic stress. The calculated value of the critical indentation depth is in a very good correspondence with that of the experimentally observed pop-in on the load-displacement curve. The value of the Young modulus of tungsten received from the reduced modulus of elasticity of the original Hertz model is also in an excellent agreement with experimental data. This offers us a possibility to assess the concentration of alloying and impurity elements in the surface and sub-surface layers.
Czech abstract: Test nanoindentace jediného krystalu wolframu se simuluje pomocí víceúrovňového modelu založeného na nelineární elastické analýze s využitím metody konečných prvků ve spojení s ab initio výpočty ideální pevnosti ve smyku a krystalografie. Nástup microplasticity, spojený s pop-in efektem nalezený v experimentálních nanoindentačních testech (tvorba prvních dislokací), se předpokládá, že souvisejí s okamžikem dosažení hodnoty ideální smykové pevnosti měděného krystalu při superponovaném hydrostatickém zatížení. Vypočítaná hodnota kritické hloubky vtisku je ve velmi dobré shodě s experimentálně pozorovaným pop-in efektem na křivce zatížení-posunutí. Hodnota modulu pružnosti wolframu získaná z redukovaného modulu pružnosti originálního Hertzova modelu je rovněž ve výborné shodě s experimentálními daty. To nám poskytuje možnost posoudit koncentrace legujících prvků a nečistot v povrchových a podpovrchových vrstvách.
English abstract: The nanoindentation test of a single crystal of tungsten is simulated by a multiscale model based on a nonlinear elastic finite element analysis coupled with both ab initio calculations of the ideal shear strength and crystallographic considerations. The onset of microplasticity, associated with the pop-in effect identified in experimental nanoindentation tests (creation of first dislocations), is assumed to be related to the moment of achieving the value of the ideal shear strength for the copper crystal under a superimposed hydrostatic stress. The calculated value of the critical indentation depth is in a very good correspondence with that of the experimentally observed pop-in on the load-displacement curve. The value of the Young modulus of tungsten received from the reduced modulus of elasticity of the original Hertz model is also in an excellent agreement with experimental data. This offers us a possibility to assess the concentration of alloying and impurity elements in the surface and sub-surface layers.
Keywords: Nanoindentation; Ab initio calculation; Ideal shear strength; Tungsten crystal; Finite element analysis
RIV year: 2014
Released: 01.01.2014
Publisher: Elsevier
Pages from: 1111
Pages to: 1116
Pages count: 6