鼓包法表征彈塑性膜-基體系界面結(jié)合性能的理論模型.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,薄膜以其獨特的特征和行為廣泛地被應(yīng)用于表面工程和界面工程等相關(guān)工程實際應(yīng)用領(lǐng)域中。由于薄膜材料在使用過程中需要承受力載荷、電載荷等多種載荷的作用,而導(dǎo)致薄膜材料產(chǎn)生失效。因此,薄膜材料的失效成為學(xué)術(shù)界和工程界廣泛關(guān)注的熱點之一。工程實際中,薄膜/基底體系主要失效模式為薄膜在基底上的剝落,即界面剝離。研究表明,界面結(jié)合性能是影響界面剝離的主要因素,因此定量表征薄膜/基底間的界面結(jié)合性能在實際應(yīng)用中具有非常重要的意義。本

2、文從數(shù)值模擬和解析兩個角度,建立了彈塑性薄膜/基底體系的界面結(jié)合能的理論模型,得出界面結(jié)合性能的數(shù)值經(jīng)驗公式和解析公式。
　　鼓包法是常用的能夠定量測量出界面結(jié)合性能的實驗方法之一。本文也采用鼓包法對薄膜/基底體系的界面結(jié)合性能進行了研究。本文首先介紹了薄膜/基底體系界面性能的研究背景和研究現(xiàn)狀,對幾種常見的表征方法進行了簡單的評述,闡明了本文的選題依據(jù)。接著利用Π定理,對彈塑性薄膜/剛性基底體系的鼓包問題進行了無量綱分析,得到了

3、鼓包實驗數(shù)據(jù)和界面結(jié)合性能參數(shù)之間的無量綱方程,同時利用ABAQUS有限元軟件對鼓包實驗過程進行了模擬,通過正推過程得到了無量綱函數(shù)的具體形式,并且通過計算聚酰亞胺(PMDA-ODA)薄膜/鋁(Al)基底界面結(jié)合能對反分析進行了驗證,其結(jié)果發(fā)現(xiàn):反分析過程得出的結(jié)果與實驗結(jié)果符合很好,也證明了數(shù)值模型與反推過程的有效性。然后采用了一種新型鼓包法,通過簡化物理模型,基于塑性流動法則和梁的彎曲理論,建立了一維的楔形梁的彈塑性薄膜/剛性基底體