戎俊梅，柴国钟，郝伟娜

（浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310032）

基于纳米压痕技术及有限元模拟的薄膜力学性能研究

戎俊梅，柴国钟，郝伟娜

（浙江工业大学 机械工程学院，浙江 杭州 310032）

采用纳米压痕技术结合有限元模拟和量纲分析方法分析薄膜材料的弹塑性性能.用有限元模拟纳米压痕过程，结合量纲分析方法将纳米压痕的加卸载过程与被测材料的力学性能联系起来，建立起两者间的无量纲函数关系结构式，进而结合实际纳米压痕试验所得薄膜的弹性模量和载荷—位移曲线计算出了材料的应力—应变关系.经检验，有限元模拟所得到载荷—位移曲线和纳米压痕试验所得载荷—位移曲线吻合得比较好，因此验证了有限元模型的正确性和材料模拟的正确性.

纳米压痕；有限元模拟；量纲分析；力学性能

随着纳米技术的发展，材料在微纳米尺度下的力学性能逐渐成为人们关注的对象.因此，认识和挖掘薄膜材料的力学性能等基本材料特性成为提高材料性能、寿命和可靠性，以及指导薄膜体系的设计和优化的关键因素.纳米压痕技术作为一种测量薄膜材料力学性能的方法，由于其操作方便、测量及定位分辨率高等特点备受青睐.由于纳米压痕测试技术是建立在压痕问题的弹性解之上的，所以当前的纳米压痕技术只能测量出有限的材料弹性性能，如弹性模量和硬度等.对于微小体积材料的塑性性能，还需结合……