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随着材料的不断发展,新型材料以及多种合金不断被开发出来,测量材料力学性能的方式也越来越多。在传统测量力学性能的基础上,新型纳米压痕技术得到越来越多的应用。本文在纯纳米压痕测试的基础上,添加了预拉伸条件,分别对45号钢和7049铝两种材料进行了有无预拉伸以及预拉伸不断增加条件下的试验与有限元仿真分析,目的是为了探索预拉伸对材料力学性能的影响。论文首先梳理了国内外力学性能测试仪器的发展,包括传统力学性能测试及其仪器,压痕响应的仿真分析研究及其仪器的发展。其次,论文阐述了纳米压痕测试系统的相关原理、预拉伸条件下如何进行材料压痕响应的试验,并对试验装置进行了介绍。在此基础上,论文详细介绍了对45号钢和7049铝所进行的纳米压痕试验。通过大量重复性试验测得了位移-载荷曲线。然后添加了预拉伸条件再对材料进行了纳米压痕试验,并持续不断增大预拉伸条件。通过对比实验数据发现:随着预拉伸条件的加入以及增大,整个压痕曲线向左移动,即加载相同压痕载荷后,压入的最大深度随之减小,残余深度也随之减小,硬度和弹性模量随之增大。虽然硬度和弹性模量增大的速率不同,但对两种不同材料仍同时保持了增大趋势。最后,论文选用ABAQUS有限元仿真软件,同步仿真了实际试验内容,观察了材料在纳米压痕时的应力云图,比较了不同条件下纳米压痕的位移-载荷曲线。仿真所得到的结论与纳米压痕试验得到的结论基本相符。将仿真结果与试验结果进行了对比,发现位移-载荷曲线加载部分的曲率和平稳度有一些区别。总结分析后认为,这是由于实际试验和仿真分析中材料参数、边界条件、仿真网格划分和实际试验时的环境条件等原因造成的。但是在结论上,实际试验得到的结果与仿真分析得到的结果保持一致,两者得到了相互认证。通过试验与仿真可以发现,预拉伸会使材料发生类似加工硬化的过程,整个位移-载荷曲线向左移动,材料的硬度弹性模量增加。再加大预拉伸条件后,这种趋势亦增大。可见,在不同的预拉伸条件下材料力学性能会发生一定改变。