压电半导体薄膜断裂性能研究

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1、学校代码104591学号或申请号2013122024111密级0硕士学位论文压电半导体薄膜断裂性能研究作者姓名：周春光导师姓名：赵明皞教授学科门类：工学专业名称：车辆工程培养院系：机械工程学院完成时间：2016年5月压电半导体薄膜断裂性能研究作者姓名：周春光导师姓名：赵明皞教授学科门类：工学专业名称：车辆工程培养院系：机械工程学院*本论文受国家自然科学基金(No.11572289)资助。AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterAnalysisofFracturePr

2、obleminPiezoelectricSemiconductorFilmByChunGuangZhouSupervisor：Prof.MingHaoZhaoVehicleEngineeringSchoolofMechanicalEngineeringMay,2016*ThethesiswassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.11572289).原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研巧所取得的成果。除文中百经注明引用

3、的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宛作出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。３乂学位论文作者；日期：＞年＾月么日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部口或机构送交抢文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学＞１将本学位论文的全部或部分编入有关数据岸进行检索可（＾，可＾＾采用影印、缩印或者其他

4、复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者１《年《；日期：兴月立日摘要随着汽车工业的高速发展，压电半导体薄膜材料在汽车上得到了广泛的应用。但是材料或结构中不可避免存在缺陷，因此对其断裂性能的研究至关重要。本文采用理论分析和数值计算的方法分别对压电半导体薄膜材料进行断裂分析和压痕实验方法研究，主要工作如下：(1)压电半导体薄膜断裂分析：1）运用微分算子理论和广义Almansi理论得到了三维压电半

5、导体介质内位移场和应力场的一般解；2）基于广义不连续位移边界条件和一般解，通过Hankel变换方法得到了广义不连续位移基本解；3）提出广义不连续位移边界元方法（EDDBEM），对三维横观各向同性压电半导体介质的断裂问题进行了分析。4）研究了三维压电半导体介质圆片裂纹，分析了裂纹尖端的强度因子和裂纹面上不连续位移场。(2)薄膜压痕实验方法：1）考虑了薄膜和基体的弹性模量与屈服强度对载荷-位移曲线测试结果的影响，通过有限元(FEM)方法对单层薄膜-基体模型的压痕实验方法分析，得到单层薄膜-基体模型压痕实验的载荷-位移函数的半经验公式；2）运用

6、嵌套方法，提出等效弹性模量和等效屈服强度的计算方法来确定其弹性模量和屈服强度，将双层薄膜-基体模型看成是两个单层薄膜-基体模型，得到双层薄膜-基体的载荷-位移函数的半经验公式；3）运用类似的迭代嵌套方法，得到多层薄膜-基体模型载荷-位移函数半经验公式。关键词：多层薄膜压痕实验载荷-位移压电半导体断裂基本解不连续位移IAbstractPiezoelectricsemiconductorfilmmaterialshavebeenwidelyusedinvehiclewiththerapiddevelopmentofautoindustry.T

7、hedefectsinthematerialsanddevicescalledextensiveattentionstothestudyoftheirfractureproperties.Inthisthesis,boththeoreticalandnumericalmethodsareemployedtostudythefractureproblemandtomodeltheindentationexperimentofpiezoelectricsemiconductormaterials.Themaincontributionsoft

8、histhesisareasfollows:(1)Fractureanalysisofpiezoelectricsemiconductorfilms:1)Generalsolutionsofd