CN115235888A - 一种材料弹性性能原位局部触压测量方法及测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种材料弹性性能原位局部触压测量方法及测量系统，其中，方法包括：对试样进行局部触压测试，其中，分别获取压头的材料和几何参数，压头对试样施加的压力，压头在所述试样上的压入深度，以及试样表面上与压头中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离；基于赫兹接触应力理论构建压力和压入深度之间的第一关系式；基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建位置点移动距离、压力和观测位置点与所述压头中心轴之间距离的第二关系式；基于第一关系式和第二关系式获取试样的试样材料泊松比；基于试样材料泊松比获取试样的试样材料弹性模量。

Description

一种材料弹性性能原位局部触压测量方法及测量系统
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机推进剂性能测量领域，尤其涉及一种材料弹性性能原位局部触压测量方法及测量系统。
背景技术
固体火箭发动机具备组成结构简易、便于储存、易于维护的特点，同时以固体发动机为动力的飞行器具有发射准备工作量少、启动迅速、机动灵活等优点，因此以固体发动机为动力的各类飞行器已成为一种较为主流的运载工具。在固体发动机的基础组成构造中，固体推进剂药柱占整个固体发动机总质量的90％以上，是固体发动机的核心部件，其性能是决定固体发动机水平的关键。
由于固体火箭发动机从浇注生产到发射使用往往需要经过一个漫长的时间过程，在这一过程中，发动机药柱将受到化学老化作用、重力作用、交变温度作用及运输振动作用等带来的多种损伤因素的影响，在这些影响的作用下药柱的力学性能将会发生劣化变化。目前对于发动机药柱推进剂力学性能的劣化水平计量评估主要有两种方式，一是通过对同批浇注推进剂方坯试样的力学性能的测量进行评估；二是通过对同一批次的发动机进行抽样解剖，将解剖后获得的推进剂试样的力学性能的测量进行评估。这两种检测方式与固体火箭发动机药柱力学性能的精准检测要求均有一定差距；具体的，当利用同批浇注方坯检测时，两者仅是老化时间相同，老化水平相近，由于方坯与发动机药柱的结构形式不同，重力作用、交变温度作用等外界因素对两者带来的蠕变影响均不相同，经过长期贮存后，两者的力学性能存在一定差异，因此方坯力学性能不能精准反应发动机内部药柱的力学性能劣化状态。而采用同批抽样解剖时，由于每个固定发动机的服役历程不同，所经受的温度、振动等环境影响及其他偶然影响因素不同，从而导致不同固体发动机力学劣化水平并不相同，因此同批固体发动机抽样解剖试样的力学性能也不能精确反应每一枚导弹发动机药柱的真实力学性能状态。为了精准评估每个发动机药柱力学性能劣化变化状态，亟需开发能够对每一台发动机都能进行原位无损力学性能测试的检测计量技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种材料弹性性能原位局部触压测量方法及测量系统，用于实现固体火箭发动机推进剂性能的原位局部无损触压测量。
为实现上述发明目的，本发明提供一种材料弹性性能原位局部触压测量方法，包括：
S1.对试样进行局部触压测试，其中，分别获取压头的材料和几何参数，所述压头对所述试样施加的压力，所述压头在所述试样上的压入深度，以及所述试样表面上与所述压头中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离；
S2.基于赫兹接触应力理论构建所述压力和所述压入深度之间的第一关系式；
S3.基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建所述位置点移动距离、所述压力和所述观测位置点与所述压头中心轴之间距离的第二关系式；
S4.基于所述第一关系式和所述第二关系式获取所述试样的试样材料泊松比；
S5.基于所述试样材料泊松比获取所述试样的试样材料弹性模量。
根据本发明的一个方面，步骤S1中，对试样进行局部触压测试的步骤中，所述压头沿垂直于所述试样的表面的方向施压；
所述压头采用球形压头；
所述压头材料与几何参数包括：压头材料弹性模量，压头材料泊松比，以及压头外形尺寸。
根据本发明的一个方面，步骤S2中，基于赫兹接触应力理论构建所述压力和所述压入深度之间的第一关系式的步骤中，所述第一关系式表示为：
Figure BDA0003732525140000031
Figure BDA0003732525140000032
Figure BDA0003732525140000033
其中，h表示压入深度，F表示压力，R表示所述压头的半径尺寸，μ0表示压头材料泊松比，E0表示压头材料弹性模量。
根据本发明的一个方面，步骤S3中，基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建所述位置点移动距离、所述压力和所述观测位置点与所述压头中心轴之间距离的第二关系式的步骤中，所述第二关系式表示为：
Figure BDA0003732525140000034
其中，u表示在压头周围的试样表面上所确定的观测位置点沿平行于试样表面方向的位置点移动距离，F表示压力，μ表示试样材料泊松比，E表示试样材料弹性模量，S表示在所述试样表面上选定的观测位置点与所述压头中心轴之间距离。
根据本发明的一个方面，步骤S4中，基于所述第一关系式和所述第二关系式获取所述试样的试样材料泊松比的步骤中，包括：
对所述第一关系式进行整合变形，获得第一表达式：
Figure BDA0003732525140000035
对所述第二关系式进行变形，获得第二表达式：
Figure BDA0003732525140000036
获取所述第一表达式与所述第二表达式的比值关系式：
Figure BDA0003732525140000037
基于所述比值关系式获取所述试样材料泊松比，其表示为：
Figure BDA0003732525140000041
根据本发明的一个方面，步骤S5中，基于所述试样材料泊松比获取所述试样的试样材料弹性模量的步骤中，基于所述第一表达式并结合所述试样材料泊松比获取所述试样材料弹性模量，其表示为：
Figure BDA0003732525140000042
根据本发明的一个方面，步骤S5中，基于所述试样材料泊松比获取所述试样的试样材料弹性模量的步骤中，基于所述第二关系式并结合所述试样材料泊松比获取所述试样材料弹性模量，其表示为：
Figure BDA0003732525140000043
根据本发明的一个方面，步骤S1中，获取所述试样上与所述压头中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程所产生的位置点移动距离的步骤中，所述距离满足：R＜S＜2R，R为所述压头的压头半径。
为实现上述发明目的，本发明提供一种用于前述的材料弹性性能原位局部触压测量方法的测量系统，包括：第一驱动装置，第二驱动装置，压力传感器，压头，第一位移传感器和第二位移传感器；
所述第二驱动装置可转动的安装在所述第一驱动装置上，且所述第一驱动装置可带动所述第二驱动装置沿竖直方向移动；
所述压头通过所述压力传感器与所述第二驱动装置的伸缩端相连接；
所述第一位移传感器和所述第二位移传感器分别安装在所述第二驱动装置上，且所述第一位移传感器和第二位移传感器在所述压头的两侧分别设置；其中，所述第一位移传感器用于获取所述压头的行进位移，所述第二位移传感器用于获取试样表面上与所述压头的中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离。
根据本发明的一个方面，所述第一驱动装置包括：竖直设置的线性驱动，与所述线性驱动平行设置的导向杆，以及与所述线性驱动固定连接，且与所述导向杆滑动连接的升降支撑臂；
所述第二驱动装置可转动的支撑在所述升降支撑臂远离所述线性驱动的一端；
所述第一位移传感器采用光栅尺位移传感器；
所述第二位移传感器采用激光位移传感器。
根据本发明的一种方案，本发明的测量方案可有效且准确的实现对固体推进剂药柱的力学性能状态进行直接原位测量，有效解决了固体发动机药柱弹性性能原位检测的难题，极大的提高了测量的效率。
根据本发明的一种方案，本发明的测量方案可实现在固体火箭发动机尾部端面或心孔表面上直接通过无损触压的方式获得所需要的推进剂的弹性性能数据，测量方法简便，本发明的测量方案不需要对已完成装配的结构进行拆解切割，即可在结构原位对材料进行力学性能检测，这一特点极大的保证了本发明的测量灵活性和适用性。
根据本发明的一种方案，利用本发明的测量方案实施触压测量时，在测量位置施加的压力及压入深度尺寸微小，可实现对结构件的无损测量，有效的避免了对结构件性能的影响，使得本发明具有更优的实用性。
根据本发明的一种方案，本发明的测量方案可实现固体推进剂材料的弹性力学性能测量，有效解决了目前应用压痕试验技术测试固体推进力学性能时，触压压力、压痕深度与受压材料弹性性能间理论关系不明，材料力学性能触压测量值与单轴拉伸试验值的对应关系不清的问题，进一步为局部触压试验测试技术在固体火箭发动机药柱力学性能原位无损检测中的应用奠定理论基础。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的原位局部触压测量方法的步骤框图；
图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的压头与试样的触压关系图；
图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的测量系统的测量图；
图4示意性表示根据本发明的另一种实施方式的测量系统的测量图；
图5(a)示意性表示根据本发明的一种实施方式的局部触压位置的Mi ses应力图；
图5(b)示意性表示根据本发明的一种实施方式的局部触压位置的接触压力图；
图5(c)示意性表示根据本发明的一种实施方式的局部触压位置的竖向位移图；
图5(d)示意性表示根据本发明的一种实施方式的局部触压位置的水平位移图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于固体推进剂的原位局部触压测量方法，包括：
S1.对试样进行局部触压测试，其中，分别获取压头的几何与材料参数，压头对试样施加的压力，压头在试样上的压入深度，以及试样表面上与压头中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离；
S2.基于赫兹接触应力理论构建压力和压入深度之间的第一关系式；
S3.基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建位置点移动距离、压力和观测位置点与压头中心轴之间距离的第二关系式；
S4.基于第一关系式和第二关系式获取试样的试样材料泊松比；
S5.基于试样材料泊松比获取试样的试样材料弹性模量。
根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，对试样进行局部触压测试的步骤中，压头沿垂直于试样的表面的方向施压。在本实施方式中，对试样进行局部触压测试的压头的端部采用球形端面。在本实施方式中，压头的几何和材料参数包括：压头外形尺寸，压头材料弹性模量和压头材料泊松比。在本实施方式中，在对试样进行局部触压测试过程中，压头对试样所施加的压力通过与压头所连接的压力传感器所获得。其中，压头对试样所施加的压力随压入深度的变化而变化，并且被按照与压入深度的对应关系和压入深度一起被同步记录。
在本实施方式中，步骤S1中，采用在压头上安装位移传感器以实现对试样压入深度的测量。
在本实施方式中，步骤S1中，采用预先设置的位移传感器以实现位置点移动距离的获取。其中，如图2所示，通过位移传感器或者激光测距仪先获取试样表面未发生形变时所确定出的位置点A的位置，以及在压头压入试样后，通过位移传感器再次测量位置点A发生移动后A＇点的位置，通过两次测量结构的差值以获取相应的位置点移动距离。
根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，基于赫兹接触应力理论构建压力和压入深度之间的第一关系式的步骤中，第一关系式表示为：
Figure BDA0003732525140000071
Figure BDA0003732525140000072
Figure BDA0003732525140000073
其中，h表示压入深度，F表示压力，R表示压头的半径尺寸，μ0表示压头材料泊松比，E0表示压头材料弹性模量。
根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建位置点移动距离、压力和观测位置点与压头中心轴之间距离的第二关系式的步骤中，第二关系式表示为：
Figure BDA0003732525140000074
其中，u表示在压头周围的试样表面上所确定的观测位置点沿平行于试样表面方向的位置点移动距离，F表示压力，μ表示试样材料泊松比，E表示试样材料弹性模量，S表示在试样表面上选定的观测位置点与压头中心轴之间距离。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，基于第一关系式和第二关系式获取试样的试样材料泊松比的步骤中，包括：
对第一关系式进行整合变形，获得第一表达式：
Figure BDA0003732525140000081
对第二关系式进行变形，其中，对于端部为球面形状的压头，假设压头与试样表面接触时的压力分布为球形分布，进而对所获得的第二关系式进行积分运算即可获得压头端部作用面上压力对所确定的观测位置点的作用，即获得第二表达式：
Figure BDA0003732525140000082
获取第一表达式与第二表达式的比值关系式：
Figure BDA0003732525140000083
基于比值关系式获取试样材料泊松比，在本实施方式中，对获得的比值关系式进行整理变形，可获得第三表达式：
Figure BDA0003732525140000084
由于在前述步骤中，已经获得了压头对试样施加的压力，压入深度，以及所确定的观测位置点的位置移动距离，进而对第三表达式做进一步变形即可获得试样材料泊松比计算式，其表示为：
Figure BDA0003732525140000085
进一步对上式进行简化即可获得试样材料泊松比，其表示为：
Figure BDA0003732525140000086
根据本发明的一种实施方式，步骤S5中，基于试样材料泊松比获取试样的试样材料弹性模量的步骤中，基于第一表达式并结合试样材料泊松比获取试样材料弹性模量，在本实施方式中，在第一表达式的基础上代入试样材料泊松比即可获得试样材料弹性模量的计算公式，其表示为：
Figure BDA0003732525140000087
进一步的，对前述的公式进行简化，以获得相应的试样材料弹性模量，即表示为：
Figure BDA0003732525140000091
根据本发明的另一种实施方式，步骤S5中，基于泊松比获取试样的试样材料弹性模量的步骤中，基于第二关系式并结合试样材料泊松比获取试样材料弹性模量，其表示为：
Figure BDA0003732525140000092
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，获取试样上与压头中心轴具有一定距离的位置点在形变过程所产生的位置点移动距离的步骤中，距离满足：R＜S＜2R。通过上述设置，将试样表面上选取的位置点的距离范围限制在上述条件下，有效的消除了压头下压过程中距离压头过近(S≤R)时所带来的表面偏转误差，以及有效的消除了压头下压过程中距离压头过远(S≥2R)时所带来的表面仅有微小变形而带来的误差，进而有效保证了了本发明的高测量精度和有效性，
如图3、图4所示，根据本发明的一种实施方式，本发明提供一种用于前述的原位局部触压测量方法的测量系统，包括：第一驱动装置1，第二驱动装置2，压力传感器3，压头4，第一位移传感器5和第二位移传感器6。在本实施方式中，第二驱动装置2可转动的安装在第一驱动装置1上，且第一驱动装置1可带动第二驱动装置2沿竖直方向移动。在本实施方式中，压头4通过压力传感器3与第二驱动装置2的伸缩端相连接。在本实施方式中，第一位移传感器5和第二位移传感器6分别安装在第二驱动装置2上，且第一位移传感器5和第二位移传感器6在压头4的两侧分别设置；其中，第一位移传感器5用于获取压头4的行进位移，第二位移传感器6用于获取试样表面上与压头4的中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离。
在本实施方式中，第一驱动装置1包括：竖直设置的线性驱动11，与线性驱动11平行设置的导向杆12，以及与线性驱动11固定连接，且与导向杆12滑动连接的升降支撑臂13。在本实施方式中，线性驱动11采用的是手动装置(如，装有手轮丝杆螺母结构)，当然，其还可设置为电动装置(如，电缸)，具体可根据实际需要进行选择性的设置。在本实施方式中，通过在线性驱动11周围平行的设置导向杆12可有效的保证升降支撑臂13的在升降过程中的稳定和升降精度。在本实施方式中，导向杆12的数量可根据需要进行设置，例如，导向杆12设置为两个，且分别在线性驱动11的相对两侧设置，这样更有利于保证升降支撑臂13的位置移动精度和稳定，消除了单一导向杆可能存在的偏斜问题。
在本实施方式中，升降支撑臂13可采用长条状结构，其一端与线性驱动11和导向杆12相连接，另一端则为用于安装第二驱动装置2的安装端。在本实施方式中，升降支撑臂13的长度可以为固定的，也可以为可变的(即升降支撑臂13可采用可伸缩的线性装置(如电缸、直线电机等)，以实现在水平方向上的伸长或缩短，以进一步有利于提高对所测量位置的适应性，极大的提高了测量的灵活性和实用性。
在本实施方式中，第二驱动装置2包括：驱动主体21，安装在驱动主体21上的固定套筒22，与固定套筒22相连接的固定支架23，与驱动主体21相连接的伸缩压杆24。在本实施方式中，驱动主体21通过旋转结构(如手动旋转结构或旋转电机)与升降支承臂13相连接。在本实施方式中，旋转结构的转轴的轴向是处于水平方向的，并且与升降支撑臂13的延伸方向相垂直的设置，进而可实现第二驱动装置2带动压头4进行俯仰动作(参见图3和图4)，可进一步方便的在不同角度的试样表面上进行触压测量，极大的提高了本发明的使用灵活性和适用范围。
在本实施方式中，压力传感器3安装在伸缩压杆24的端部，压头4安装在压力传感器3上，进而通过驱动主体21的动作即可实现压头4对样品表面的触压动作。
在本实施方式中，固定套筒22与伸缩压杆24是同轴设置的，且固定套筒22与驱动主体21的外壳相互固定的连接，伸缩压杆24可穿过固定套筒22作伸缩运行。在本实施方式中，由于固定套筒22与伸缩压杆24为同轴设置的，进而与固定套筒22固定连接的固定支架23可实现第一位移传感器5和第二位移传感器6在压头周围的设置。
在本实施方式中，第一位移传感器5和第二位移传感器6在压头4的相对两侧分别设置。在本实施方式中，第一位移传感器5采用光栅尺位移传感器，其包括：光栅尺部分和探头，具体的可将光栅尺部分固定安装在固定支架23上，探头安装在伸缩压杆24上，这样即可实现对伸缩压杆24位移量的测量(即压头4的位移)。在本实施方式中，第二位移传感器6采用的是激光位移传感器，其直接固定在固定支架23上，探测方向与压头4的下压方向保持一致即可，进而，通过第二位移传感器6即可对观测位置点在形变过程中产生的位置点移动距离进行测量。
根据本发明的一种实施方式，压力传感器3的量程为0～200N，精度为0.001N。
根据本发明的一种实施方式，第一位移传感器5的量程为0～5mm，精度为0.001mm。同样的，第二位移传感器的量程为0～5mm，精度为0.001mm。
根据本发明的一种实施方式，压头4对试样施压的一端为球面端。
为进一步说明本发明，对本发明的测量方法的测量步骤进行阐述。
1.选择材料弹性模量E0和材料泊松比μ0已知的球形压头，球形压头的半径为R；
2.选择距离压头与样品接触点距离(即与压头中心轴之间的距离)为S的表面一位置点A为测量点，其中，R＜S＜2R；
3.调整压头的方向与试样的表面相垂直，对压头施加竖直向下的压力F，测量得出力F作用时对应的压头竖向位移h(即压入深度)和观测位置点A移动到位置点A＇的位置点移动距离u；
4.将试验测得的压力F，竖向位移h和表面上观测位置点A的位置点移动距离u等试验测量数据代入前述的材料泊松比计算公式计算得到样品的材料泊松比；
5.将计算所得泊松比代入前述的材料弹性模量计算公式即可得到样品的材料弹性模量。
为进一步说明本发明的有效性，对本发明的测量方法进一步举例说明。
结合图5(a)、图5(b)、图5(c)、图5(d)所示，建立压头与试样进行局部触压测试的有限元轴对称模型。在本实施方式中，压头采用球形压头，压头材质选择碳钢，材料弹性模量为20000MPa，材料泊松比0.3，压头半径取5mm。试样采用丁羟类推进剂材料，该材料弹性模量为5.933MPa，泊松比0.498，大小取100mm*100mm*50mm，在场输出管理器与历程输出管理器中分别创建对整个模型的接触力输出，对接触点的位移输出以及对在试样表面距离接触点5.0mm的位置点的位置点位移输出。在本实施方式中，在压头上整体施加1.0mm的位移，
仿真完成，读取得到在施加1.0mm位移时，接触力为23.2N，试样上表面距离接触点5.0mm处点的水平位移(即位置点移动距离)为0.0054mm。将读取到的数据代入前述建立的数学模型，求得弹性模量为5.948MPa，泊松比为0.486，与前述设定值基本一致，说明在线弹性段可以使用建立的模型依据试验得到的数据计算得到推进剂材料的弹性力学性能参数。
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料弹性性能原位局部触压测量方法，包括：
S1.对试样进行局部触压测试，其中，分别获取压头的材料和几何参数，所述压头对所述试样施加的压力，所述压头在所述试样上的压入深度，以及所述试样表面上与所述压头中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离；
S2.基于赫兹接触应力理论构建所述压力和所述压入深度之间的第一关系式；
S3.基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建所述位置点移动距离、所述压力和所述观测位置点与所述压头中心轴之间距离的第二关系式；
S4.基于所述第一关系式和所述第二关系式获取所述试样的试样材料泊松比；
S5.基于所述试样材料泊松比获取所述试样的试样材料弹性模量。
2.根据权利要求1所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S1中，对试样进行局部触压测试的步骤中，所述压头沿垂直于所述试样的表面的方向施压；
所述压头采用球形压头；
所述压头材料与几何参数包括：压头材料弹性模量，压头材料泊松比，以及压头外形尺寸。
3.根据权利要求2所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S2中，基于赫兹接触应力理论构建所述压力和所述压入深度之间的第一关系式的步骤中，所述第一关系式表示为：
Figure FDA0003732525130000011
Figure FDA0003732525130000012
Figure FDA0003732525130000013
其中，h表示压入深度，F表示压力，R表示所述压头的半径尺寸，μ0表示压头材料泊松比，E0表示压头材料弹性模量。
4.根据权利要求3所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S3中，基于布西内斯克空间半无限弹性体在集中力作用下的位移计算理论构建所述位置点移动距离、所述压力和所述观测位置点与所述压头中心轴之间距离的第二关系式的步骤中，所述第二关系式表示为：
Figure FDA0003732525130000021
其中，u表示在压头周围的试样表面上所确定的观测位置点沿平行于试样表面方向的位置点移动距离，F表示压力，μ表示试样材料泊松比，E表示试样材料弹性模量，S表示在所述试样表面上选定的观测位置点与所述压头中心轴之间距离。
5.根据权利要求1至4任一项所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S4中，基于所述第一关系式和所述第二关系式获取所述试样的试样材料泊松比的步骤中，包括：
对所述第一关系式进行整合变形，获得第一表达式：
Figure FDA0003732525130000022
对所述第二关系式进行变形，获得第二表达式：
Figure FDA0003732525130000023
获取所述第一表达式与所述第二表达式的比值关系式：
Figure FDA0003732525130000024
基于所述比值关系式获取所述试样材料泊松比，其表示为：
Figure FDA0003732525130000025
6.根据权利要求5所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S5中，基于所述试样材料泊松比获取所述试样的试样材料弹性模量的步骤中，基于所述第一表达式并结合所述试样材料泊松比获取所述试样材料弹性模量，其表示为：
Figure FDA0003732525130000031
7.根据权利要求5所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S5中，基于所述试样材料泊松比获取所述试样的试样材料弹性模量的步骤中，基于所述第二关系式并结合所述试样材料泊松比获取所述试样材料弹性模量，其表示为：
Figure FDA0003732525130000032
8.根据权利要求6或7所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法，其特征在于，步骤S1中，获取所述试样上与所述压头中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程所产生的位置点移动距离的步骤中，所述距离满足：R＜S＜2R，R为所述压头的压头半径。
9.一种用于权利要求1至8任一项所述的材料弹性性能原位局部触压测量方法的测量系统，其特征在于，包括：第一驱动装置(1)，第二驱动装置(2)，压力传感器(3)，压头(4)，第一位移传感器(5)和第二位移传感器(6)；
所述第二驱动装置(2)可转动的安装在所述第一驱动装置(1)上，且所述第一驱动装置(1)可带动所述第二驱动装置(2)沿竖直方向移动；
所述压头(4)通过所述压力传感器(3)与所述第二驱动装置(2)的伸缩端相连接；
所述第一位移传感器(5)和所述第二位移传感器(6)分别安装在所述第二驱动装置(2)上，且所述第一位移传感器(5)和第二位移传感器(6)在所述压头(4)的两侧分别设置；其中，所述第一位移传感器(5)用于获取所述压头(4)的行进位移，所述第二位移传感器(6)用于获取试样表面上与所述压头(4)的中心轴具有一定距离的观测位置点在形变过程沿平行于试样表面方向所产生的位置点移动距离。
10.根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于，包括：所述第一驱动装置(1)包括：竖直设置的线性驱动(11)，与所述线性驱动(11)平行设置的导向杆(12)，以及与所述线性驱动(11)固定连接，且与所述导向杆(12)滑动连接的升降支撑臂(13)；
所述第二驱动装置(2)可转动的支撑在所述升降支撑臂(13)远离所述线性驱动(11)的一端；
所述第一位移传感器(5)采用光栅尺位移传感器；
所述第二位移传感器(6)采用激光位移传感器。
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