薄膜-基體系統(tǒng)力學性能測試的新型鼓泡法.pdf

1、鼓泡實驗是薄膜／基體系統(tǒng)力學性能重要的測試方法之一。本論文依據(jù)VonKarman非線性板理論和Reissner板理論,分別建立了薄膜／基體系統(tǒng)的圓柱平端壓頭和球形壓頭兩種新的鼓泡實驗力學模型,開展理論、數(shù)值、以及有限元模擬等方面的研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.在圓形鼓泡周邊用廣義線彈簧模型來表示基體變形對鼓泡薄膜彎曲行為的影響,利用有限元方法計算廣義線彈簧的柔度系數(shù),結合量綱分析給出線彈簧柔度系數(shù)的表達式,建立了柔度系數(shù)與

2、薄膜／基體系統(tǒng)的Dundurs常數(shù)、以及鼓泡薄膜的徑厚比之間的關系。
　　 2.根據(jù)Von Karman非線性板理論,以上述線彈簧模型為邊界條件,建立圓柱形平端壓頭加載的圓形鼓泡薄膜的軸對稱力學模型。在小變形條件下,給出載荷-撓度解析表達式,包括基體變形、殘余應力、徑厚比和壓頭半徑大小等參數(shù)的影響；同樣在大變形情況下,用打靶法得到數(shù)值解,給出載荷-撓度曲線。用有限元數(shù)值方法驗證了所給出的載荷-撓度曲線。
　　 3.基于V

3、on Karman非線性板理論和Reissner板理論,以線彈簧模型為邊界條件,建立了球形壓頭加載的圓形鼓泡實驗力學模型。在非接觸區(qū)域采用經(jīng)典板理論描述鼓泡薄膜的彎曲變形；采用考慮剪切變形的Reissner板理論描述壓頭和薄膜的接觸變形。在小變形條件下,給出了包含殘余應力、基體變形和壓頭大小等參數(shù)的載荷-撓度關系的解析解；大變形情況下的載荷-撓度關系則通過打靶法得到。
　　 4.當薄膜／基體之間發(fā)生脫層時,根據(jù)前述建立的圓柱平端