[发明专利]基于变形测量与数值反求确定薄膜应力的系统与方法

权利要求书

1.一种由测量薄膜材料变形确定薄膜应力的测试方法，包括下列步骤：

(1)在测量台上安装薄膜材料；

(2)测量测量台上薄膜材料的形状变化；

(3)建立和使用被测薄膜材料的有限元模型；

(4)将测量得到的薄膜材料的形状变化转换为有限元网格节点自由度的测量值；

(5)由有限元网格节点自由度的测量值计算薄膜应力；

其特征在于：

(1)薄膜材料安装角的选择范围是[0，π]；

(2)建立和使用一个以薄膜应力作为内力的薄膜材料有限元方程

[K][u]＝[F][σ]

其中，[u]为由挠度或转角组成的有限元节点自由度矢量矩阵、[K]为有限元刚度矩阵、[σ]为全部单元薄膜应力组成的矢量矩阵、[F]为将单元薄膜应力转换为节点力的薄膜应力系数矩阵；

(3)基体的平面应变分量和薄膜应变分量以相同的平面应力状态几何关系定义成为薄膜材料的挠度和转角的函数；

(4)建立一个由可测量的薄膜材料变形计算薄膜应力的薄膜应力方程

[S]T[S][σ]+α[H]T[H][σ]=[S]T[u‾]]]>

其中，[σ]为全部单元薄膜应力组成的矢量矩阵、[S]为灵敏度矩阵、[H]为规则化矩阵、α为规则化参数、为消除了外力影响的有限元节点自由度测量值；

(5)求解薄膜应力方程，确定薄膜应力[σ]。

2.如权利要求1所述的一种由测量薄膜材料变形确定薄膜应力的测试方法，其特征在于：薄膜材料的有限元模型采用三角形或四边形板单元。

3.如权利要求1所述的一种由测量薄膜材料变形确定薄膜应力的测试方法，其特征在于：薄膜材料有限元方程提供了一个由薄膜应力[σ]在数值上直接确定出薄膜变形[u]的条件。

4.如权利要求1所述的一种由测量薄膜材料变形确定薄膜应力的测试方法，其特征在于：将测量得到的薄膜材料变形转换成为由挠度或转角表示的有限元节点自由度，给出关于全部或部分有限元节点自由度的测量值矢量矩阵

5.如权利要求4所述的有限元节点自由度的测量值矢量矩阵其特征在于：采用标准有限元方法计算其在外力作用下的有限元节点自由度修正量

6.如权利要求4所述的有限元节点自由度的测量值矢量矩阵其特征在于：采用标准有限元方法计算其在重力作用下的有限元节点自由度修正量

7.如权利要求5或权利要求6所述的有限元节点自由度的测量值矢量矩阵其特征在于：在有限元节点自由度的测量值中消除修正量得到修正了外力影响的有限元节点自由度的测量值