基于数字散斑法的柔性薄膜力学性能测试研究.pdf

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1、学校代码10530学号201230101211分类号TB34密级公开硕士学位论文基于数字散斑法的的柔性薄膜力学性能的柔性薄膜力学性能测测试研究测试研究学学学位位位申申申请请请人人人孙继亮指指指导导导教教教师师师龙士国教授学学学院院院名名名称称称材料科学与工程学院学学学科科科专专专业业业材料科学与工程研研研究究究方方方向向向材料测控技术与装备二零一五年二零一五年五二零一五年五五五月月月月二十日二十日ThemeasurementofmechanicalpropertiesoftheflexiblefilmmaterialbasedonDSCMCandidatej

2、iliangSunSupervisorProfessorShiguoLongCollegeMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationMeasurementofMechanicalpropertiesofMaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDate20/05/2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研

3、究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重耍贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。：作者签名：曰期於年中月梦日孙修完Ｉ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、化用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权湘潭大学可＾＾＾将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行。，可Ｗ采用影印检索、缩印或扫描等复制

4、手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。作者签名：孙修么曰孤ｗｙ年＾巧化曰：耐导师签名：日期年夺月成日或乂＾巧摘摘摘摘要要要要柔性薄膜材料在生物医学和电子工程等领域有着广泛地应用，然而在实际应用中，柔性薄膜材料经常会因本身界面结合强度、抗拉强度等力学性能不足，造成薄膜的断裂和剥离等失效现象。由于柔性薄膜材料的力学性能好坏直接关系到元件的可靠性、稳定性及寿命，因此，为了提升柔性薄膜材料元器件的使用性能而研究柔性薄膜材料的力学性能有着重要的意义。鼓包法是可以测量柔性薄膜材料弹性模量和界面结合强度等力学参数的实验方法。数字散斑的优点在于可

5、以不和测量物体接触就可以测出物体的变形，具有精度高，并可以给出视野范围内的全场变形等优点。本文将数字散斑方法和鼓包法结合起来，研究了萘钠处理剂对PVDF柔性薄膜材料弹性模量的影响，以及硬质薄膜/柔性基底结构的界面剪切强度。主要研究内容及结果如下：(1)采用数字散斑方法研究了萘钠处理剂对PVDF薄膜力学性能的影响。在鼓包测量仪上，安装固定好实验薄膜，利用步进电机驱动油压缸将油压施加在样品薄膜上使其发生鼓包变形，利用数字散斑技术记录下变形过程，根据相关公式计算出PVDF薄膜的弹性模量分布在2.27～2.61GPa之间，实验结果表明萘钠处理剂对PVDF薄膜的弹性模

6、量并无显著影响。(2)采用数字散斑方法对铜/聚偏氟乙烯（PVDF）基底柔性层状复合薄膜的界面剪切强度进行了研究。首先将PVDF薄膜粘结在有中心孔的钢制基座上并完全覆盖中心通油孔，之后将制作好的铜薄膜采用环氧树脂慢干胶粘结在PVDF薄膜表面，最后将制成的实验样品安放在鼓包测量仪上进行实验。在PVDF基底上施加均匀油压直到层状结构界面发生破坏。用这种方法，计算出的剪切强度稳定分布在40.9-53.2kPa之间。(3)采用Abaqus有限元软件建立了二维条件下的硬质薄膜/柔性基底结构的有限元模型，分析了模型中应变分布和发生破坏时界面处应变变化。计算结果表明，由于硬

7、质薄膜的阻碍作用，使柔软基底的水平拉伸变形区域缩小，并集中于加压区域的边缘。柔性薄膜在剪切面位置发生了压缩变形，正是这种压缩变形和硬质薄膜剪切面处的拉伸变形相互作用，使得当压强升高为1800kPa时剪切面发生破坏，并产生较大的离面位移。本论文利用数字散斑技术对柔性薄膜材料的力学性能进行了研究。实验结果表明数字散斑技术可以有效地测量PVDF薄膜材料的弹性模量和铜/聚偏氟乙烯（PVDF）基底柔性层状复合薄膜的界面剪切强度。关键词关键词：关键词：：：鼓包法；数字散斑；硬质薄膜/柔性基底结构；剪切强度；有限元IAbstractFlexiblefilmmaterial

8、hasbeenwidelyusedinbiomedi