[发明专利]一种脆性薄膜断裂强度及韧性的预测方法

摘要

本发明公开了一种脆性薄膜断裂强度及韧性的预测方法，它包括以下步骤：A、采用四点弯曲实验，得到薄膜内部裂纹密度随弯曲应变值变化的关系曲线；B、基于四点弯曲载荷作用下薄膜结构内部的应力传递条件，建立薄膜内部裂纹密度与弯曲应变值关系的理论预测模型；C、建立在不同的临界应变值下的薄膜内部裂纹密度与弯曲应变值的理论关系曲线；D、选择步骤C中与步骤A中的关系曲线吻合程度最好的理论关系曲线，确定该理论关系曲线对应的临界应变值即为导致薄膜内部裂纹起始的临界应变值。本发明的方法可以精确预测脆性薄膜在四点弯曲拉应力作用下，发生裂纹的临界应变值，同时在薄膜的断裂强度和韧性的计算中，考虑了薄膜残余应力的影响。

主权项

一种脆性薄膜断裂强度及韧性的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤：步骤A、采用四点弯曲实验，沿拉应力方向放置脆性薄膜，观测得到薄膜内部裂纹密度随弯曲应变值变化的关系曲线；步骤B、基于四点弯曲载荷作用下薄膜结构内部的应力传递条件，建立薄膜内部裂纹密度与弯曲应变值关系的理论预测模型；步骤C、根据所述步骤B中的理论预测模型，建立在不同的临界应变值下的薄膜内部裂纹密度与弯曲应变值的理论关系曲线；步骤D、将所述步骤C中得到的薄膜内部裂纹密度与弯曲应变值的理论关系曲线与所述步骤A中实际测得的薄膜内部裂纹密度随弯曲应变值变化的关系曲线进行比较，选择所述步骤C中与所述步骤A中的关系曲线吻合程度最好的理论关系曲线，确定该理论关系曲线对应的临界应变值即为导致薄膜内部裂纹起始的临界应变值；步骤E、基于四点弯曲载荷作用下薄膜结构内部的应力传递条件，建立包括残余应力参量的薄膜的断裂韧性KIc和强度σstr的理论计算模型，即 K Ic = Γ E f - - - ( 1 ) , σ str = E f ( 1 - v f v s ) 1 - v f 2 ϵ c + σ r - - - ( 2 ) , 式中，E、v、σr分别表示表示杨氏模量、泊松比和残余应力，下标f、s分别表示薄膜和基体，εc表示临界应变值，Γ表示薄膜的断裂能；步骤F、根据所述步骤D中确定的临界应变值以及所述步骤E中的理论计算模型，计算得到薄膜断裂强度和韧性的值。