[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

摘要

本发明提供了一种简单、灵活和可靠的薄膜应力测量系统和测量方法。本发明采用形状测量设备测量因薄膜应力引起的薄膜材料变形，并将该变形表示成为薄膜材料的挠度或横截面转角。采用板结构有限元对检测对象的几何模型进行离散，以直接测量或间接插值的方式给出全部或部分有限元节点自由度的测量值，在数据测量和处理时修正外力对变形测量的影响。建立这些节点处薄膜应力产生的变形与测量给出的变形之间的最小二乘拟合条件，通过规则化处理，反求出薄膜应力。本发明在平面形状不规则、试样和薄膜厚度不均匀、薄膜材料参数未知等情况下能够用来识别各向异性和非均匀分布的薄膜应力。

主权项

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自平衡有限元模型；(3)建立和使用一个保证基体和薄膜之间的变形协调的几何关系；(4)通过建立和求解一个关于薄膜材料变形的数值反问题来确定薄膜应力。