失配应变载荷下薄膜/梯度材料基底的界面力学分析

摘要

本文通过建立弹性薄膜与有限尺寸梯度基底的粘结接触模型,研究了失配应变载荷作用下结构的几何和材料性质对其界面力学响应的影响.设梯度基底的弹性模量沿着厚度方向呈现指数型变化规律,泊松比为常数,本文使用Fourier变换和积分方程数值求解方法,得到了接触界面的应力分布、膜内正应力分布、应力奇异性指数等信息.最终发现:合理地调节薄膜与基底的模量比值、结构尺寸等将有效地避免薄膜/基底界面的失效破坏;同时基底的有限尺寸对界面的应力分布具有重要影响,无限大基底的结果将无法有效预测有限厚基底的情况.本文的结构能够为实际应用中薄膜/基底系统的合理设计提供一定的理论指导.