Profilometry‐Based Inverse Finite Element Method Indentation Plastometry
Source abstract
Abstract
This is a review of the current state‐of‐the‐art regarding a particular approach to extraction of the (quasistatic) stress–strain relationship of a metallic sample from an indentation experiment. It is based on the application of a relatively high load (kN range) to the sample via a large spherical indenter (≈1 mm radius), followed by measurement of the indent profile. This profile is then used as the target outcome for inverse finite element method (FEM) modeling of the test, aimed at converging on the best fit set of parameter values in a constitutive plasticity law (true stress–true strain relationship). This can then be used to simulate any specified loading configuration, including a conventional tensile test. Commercial products are now available in which the indentation, profilometry, and convergence operations are all automated and completed within a few minutes. The review covers the various conceptual and practical issues involved in implementation and optimization of these procedures, including both those related to the measurement system (experimental and FEM simulation) and those associated with the sample (such as anisotropy, inhomogeneities, and residual stresses). An attempt is made to convey an impression of the expected levels of reliability and also the scope for obtaining insights that are not readily obtainable using other types of test.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Metal and Thin Film Mechanics · Advanced Surface Polishing Techniques · Non-Destructive Testing Techniques
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Plastometrex Ltd 204 Science Park Milton Road Cambridge CB4 0GZ UK
Department of Materials Science 27 Charles Babbage Road Cambridge CB3 0FS UK
References (75)
Show source-provided references
1. 10.1557/jmr.2010.031010.1557/jmr.2010.0310 ↗
2. 10.1016/j.jnucmat.2012.07.03710.1016/j.jnucmat.2012.07.037 ↗
3. 10.1557/jmr.2014.7810.1557/jmr.2014.78 ↗
4. 10.1016/j.mechmat.2014.05.00510.1016/j.mechmat.2014.05.005 ↗
5. 10.1016/j.mser.2015.02.00110.1016/j.mser.2015.02.001 ↗
6. 10.1016/j.matdes.2016.09.01610.1016/j.matdes.2016.09.016 ↗
7. Chang C. · Adv. Mater. Sci. Eng. · 2018 · 831638410.1155/2018/8316384 ↗
8. 10.1007/s40799-018-0238-110.1007/s40799-018-0238-1 ↗
9. 10.1016/j.rinp.2018.01.01910.1016/j.rinp.2018.01.019 ↗
10. 10.1111/str.1236510.1111/str.12365 ↗
11. 10.1007/s13632-020-00693-810.1007/s13632-020-00693-8 ↗
12. 10.1016/j.matdes.2020.10892510.1016/j.matdes.2020.108925 ↗
13. Huang F. Y. · Applied Nanoscience · 2021 · 15
14. 10.1007/s11340-021-00689-710.1007/s11340-021-00689-7 ↗
15. 10.1520/JTE10389710.1520/JTE103897 ↗
16. 10.1016/j.matdes.2020.10910410.1016/j.matdes.2020.109104 ↗
17. L.Lu M.Dao P.Kumar U.Ramamurty G. E.Karniadakis S.Suresh inProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America2020 Vol.117 pp.7052–62.10.1073/pnas.1922210117 ↗
18. 10.1002/adem.20200149610.1002/adem.202001496 ↗
19. 10.1016/j.ijsolstr.2008.08.04210.1016/j.ijsolstr.2008.08.042 ↗
20. 10.1016/j.actamat.2010.02.03110.1016/j.actamat.2010.02.031 ↗
21. 10.1016/j.actamat.2016.04.03410.1016/j.actamat.2016.04.034 ↗
22. 10.1016/j.mechmat.2016.11.01410.1016/j.mechmat.2016.11.014 ↗
23. 10.1016/j.mechmat.2018.06.00410.1016/j.mechmat.2018.06.004 ↗
24. 10.1007/s12289-018-1436-110.1007/s12289-018-1436-1 ↗
25. 10.1016/j.istruc.2020.11.00110.1016/j.istruc.2020.11.001 ↗
26. 10.1016/j.matdes.2009.03.03010.1016/j.matdes.2009.03.030 ↗
27. 10.1007/s10853-014-8080-z10.1007/s10853-014-8080-z ↗
28. 10.1016/j.msea.2016.10.02510.1016/j.msea.2016.10.025 ↗
29. 10.1016/j.actamat.2019.02.00610.1016/j.actamat.2019.02.006 ↗
30. Hollomon J. H. · Trans. Am. Inst. Min., Metall. Eng. · 1945 · 162 · 268
31. Voce E. · J Inst. Met. · 1948 · 74 · 537
32. 10.1088/0965-0393/17/4/04300110.1088/0965-0393/17/4/043001 ↗
33. 10.1016/j.actamat.2009.10.05810.1016/j.actamat.2009.10.058 ↗
34. 10.1016/j.triboint.2015.09.00510.1016/j.triboint.2015.09.005 ↗
35. 10.1016/S1359-6462(99)00011-110.1016/S1359-6462(99)00011-1 ↗
36. 10.1016/j.ijsolstr.2004.02.03310.1016/j.ijsolstr.2004.02.033 ↗
37. 10.1016/j.ijmecsci.2011.09.00910.1016/j.ijmecsci.2011.09.009 ↗
38. 10.1002/adem.20170032810.1002/adem.201700328 ↗
39. 10.1016/j.jmbbm.2013.04.00910.1016/j.jmbbm.2013.04.009 ↗
40. Torrente G. · Mater. Res.-Ibero-American J. Mater. · 2018 · 21 · e20170905
41. 10.1016/j.jmatprotec.2016.12.02310.1016/j.jmatprotec.2016.12.023 ↗
42. 10.5545/sv-jme.2015.314110.5545/sv-jme.2015.3141 ↗
43. 10.1016/j.matdes.2012.01.02510.1016/j.matdes.2012.01.025 ↗
44. 10.1590/S1516-1439201300500015410.1590/S1516-14392013005000154 ↗
45. 10.1017/978110894336910.1017/9781108943369 ↗
46. 10.1016/0043-1648(82)90335-010.1016/0043-1648(82)90335-0 ↗
47. 10.1364/JOSAA.39864410.1364/JOSAA.398644 ↗
48. 10.1016/j.msea.2018.03.11310.1016/j.msea.2018.03.113 ↗
49. 10.1016/j.jmst.2019.04.00710.1016/j.jmst.2019.04.007 ↗
50. 10.1016/j.msea.2020.13974110.1016/j.msea.2020.139741 ↗
51. 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-53510.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-535 ↗
52. 10.1007/s11249-013-0164-410.1007/s11249-013-0164-4 ↗
53. 10.1116/1.491976910.1116/1.4919769 ↗
54. 10.1016/j.jmatprotec.2017.01.01210.1016/j.jmatprotec.2017.01.012 ↗
55. 10.1016/j.ijimpeng.2017.10.01210.1016/j.ijimpeng.2017.10.012 ↗
56. 10.1016/j.ijmecsci.2020.10557710.1016/j.ijmecsci.2020.105577 ↗
57. Nye J. F. · 1985
58. 10.1016/S0749-6419(00)00071-110.1016/S0749-6419(00)00071-1 ↗
59. 10.1179/09506600322500241510.1179/095066003225002415 ↗
60. 10.1088/0034-4885/67/8/R0210.1088/0034-4885/67/8/R02 ↗
61. 10.1016/j.mtla.2021.10101710.1016/j.mtla.2021.101017 ↗
62. 10.1007/s00170-014-6653-210.1007/s00170-014-6653-2 ↗
63. 10.1007/s12206-017-0413-910.1007/s12206-017-0413-9 ↗
64. 10.1088/2053-1591/ab4be010.1088/2053-1591/ab4be0 ↗
65. 10.1016/S0921-5093(97)00457-710.1016/S0921-5093(97)00457-7 ↗
66. 10.1016/j.wear.2015.02.00710.1016/j.wear.2015.02.007 ↗
67. 10.1007/s00170-018-2628-z10.1007/s00170-018-2628-z ↗
68. 10.1016/j.surfcoat.2015.04.00910.1016/j.surfcoat.2015.04.009 ↗
69. 10.1007/s11661-018-4598-z10.1007/s11661-018-4598-z ↗
70. 10.1016/j.msea.2017.01.10910.1016/j.msea.2017.01.109 ↗
71. 10.1557/jmr.2018.5710.1557/jmr.2018.57 ↗
72. 10.1557/mrc.2018.24010.1557/mrc.2018.240 ↗
73. 10.3390/met1004044010.3390/met10040440 ↗
74. 10.1016/j.measurement.2020.10771810.1016/j.measurement.2020.107718 ↗
75. 10.1002/adem.20200147810.1002/adem.202001478 ↗