纳米压痕下单<bold>/</bold>多层薄膜弹塑性本构的无量纲分析
Abstract
针对薄膜-基体结构特点, 本文基于纳米压痕测试所得荷载-位移曲线, 从加载阶段的荷载与功的角度出发, 将薄膜材料的本构参数(弹性模量、硬化指数、屈服强度)作为荷载-位移曲线的影响参数并对其进行无量纲组合. 结合有限元仿真分析结果将无量纲函数公式化表达, 提出适应于单层弹塑性薄膜材料的本构参数求解方法. 通过与机器学习算法基于大量压痕数据预测所得本构参数进行对比, 验证本文所提出无量纲函数在复现有限元预测结果方面的优势. 此外, 通过所提出“复合本构参数”的概念, 基于本文提出的单层薄膜求解方法, 逐层求解未知单层薄膜本构参数, 最终确定多层薄膜的本构参数. 本文的力学性能研究工作对提高薄膜系统和基于薄膜技术的器件可靠性和寿命具有重大意义.
