[发明专利]一种受柔性基体约束薄膜疲劳寿命的测量方法

权利要求书

1.一种受柔性基体约束薄膜疲劳寿命的测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)将柔性基体上的薄膜制备成疲劳试样；

(2)对步骤(1)制备的试样在一定的挠度下进行应变标定；

(3)对步骤(1)制备的疲劳试样进行与步骤(2)相同挠度下的弯曲疲劳实验，实验在固定的周次N下终止；

(4)对于固定周次加载下的疲劳试样，其最远裂纹处所对应的临界疲劳失效应变；即相当于在此应变加载下，薄膜的疲劳寿命为N周。

2.按照权利要求1所述的受柔性基体约束薄膜疲劳寿命的测量方法，其特征在于：步骤(1)中，疲劳试样的制备过程为：将薄膜制备于柔性基体上，得到薄膜-基体复合材料，随后将薄膜-基体复合材料裁剪成矩形疲劳试样。

3.按照权利要求1所述的受柔性基体约束薄膜疲劳寿命的测量方法，其特征在于：步骤(2)中，进行应变标定的过程为：首先使用应变标定装置将一定的挠度施加于疲劳试样上，使试样弯曲变形；随后通过对试样的横截面轮廓进行图像采集并对轮廓曲线进行三次多项式拟合，得到拟合方程y(x)，其中坐标原点建于试样夹持根部，x为试样弯曲时各点距y轴的距离，y为施加的挠度；通过弹性梁理论，可理论计算出疲劳试样在弯曲时沿长度方向各点的外加应变ε；应变ε＝h/2R，其中h为薄膜-基体复合材料的总厚度，R为各点在弯曲时的曲率半径；曲率半径R可由公式获得；应变最大值出现在夹持根部，沿着疲劳试样的长度方向逐渐减小。

4.按照权利要求1所述的受柔性基体约束薄膜疲劳寿命的测量方法，其特征在于：步骤(3)中，弯曲疲劳实验在悬臂梁动态弯曲疲劳装置上实施，样品一端固定，另一端采用标定的挠度加载；循环加载通过电磁驱动器以一定的震动频率(f)往复震动实现；当循环周次达到所需周次时，实验即可终止。

5.按照权利要求1所述的受柔性基体约束薄膜疲劳寿命的测量方法，其特征在于：步骤(4)中，对疲劳实验之后的试样表面裂纹进行观察，裂纹密度从夹持根部开始逐渐沿长度方向降低，存在一个疲劳裂纹萌生的临界位置；确定试样长度方向上形成疲劳裂纹的最远位置距夹持根部的距离L_c，L_c等同于在临界距离x_c处所对应的弯曲试样的弧长，L_c和x_c之间的定量关系可由公式表示；x_c处所对应的应变即为在这一加载周次下的临界疲劳失效应变ε_c。