鼓泡法表征韧性膜/韧性基底界面结合能的理论模型

  本文关键词：稀土改性碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《湘潭大学》 2008年

鼓泡法表征韧性膜/韧性基底界面结合能的理论模型

蒋丽梅  

【摘要】： 随着各种各样的涂层技术在表面工程和材料科学中的广泛应用,涂层材料服役过程中,由于涂层材料与基底材料在力学、热学等性能上的差异,导致的涂层失效现象成为人们热点关注的问题。前人的研究表明影响涂层材料的服役寿命的重要内因为界面结合性能,因此界面结合性能的表征在实际应用中具有非常重要的意义。本文在参考前人工作的基础上,提出用界面结合能来表征界面结合性能,并以建立表征界面结合能的数值经验公式为主要目标开展了一系列的工作。 本文的工作主要分为三个部分:第一部分是提出用界面结合能来表征界面结合性能,并建立了鼓泡法表征韧性膜/韧性基底界面结合能理论模型的基本框架;第二部分是用ABAQUS有限元软件对鼓泡实验过程进行了模拟,通过对双弹性材料体系及弹塑性膜/弹性基底鼓泡过程的模拟验证了该模型及基本理论框架的正确性。这证明我们的有限元模型将能够很好的对弹塑性膜/弹塑性基底进行模拟分析的。第三部分则利用该模型研究了鼓泡过程中界面粘结参数、基底/薄膜的材料性质、几何性质对临界分离压力的影响。同时在此基础上,我们得到了双韧性材料体系下界面结合能Γ0与临界分离压力间的一个初步的函数关系式。 本文首先介绍了界面结合性能的研究背景和研究现状,对目前存在的表征参数及几种常见的测试方法进行了较为详细的叙述,阐明了我们选取本课题的依据。接着按照如下的思路归纳出了鼓泡法表征韧性膜/韧性基底界面结合能的理论框架:首先用量纲分析的方法将鼓泡实验所得到的实验数据与试样的界面结合性能参数联系起来,建立起两者之间的简单的无量纲函数的具体形式,其次用有限元方法模拟鼓泡过程,分析得到无量纲函数的具体形式,最后根据实测的数据如:临界分离压力,临界中心点挠度,确定出界面结合能大小。而后我们通过对双弹性材料体系及弹塑性膜/弹性基底鼓泡过程的模拟验证了该模型及基本理论框架的正确性。这证明我们的有限元模型是能够很好的模拟韧性膜/韧性基底材料体系的。最后我们用验证过的有限元模型对韧性膜/韧性基底体系的鼓泡实验过程进行了参数分析,并在此基础上得到了界面结合能Γ0与临界分离压力间的一个初步的函数关系式。

【关键词】：
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TB331
【目录】：

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