一种平底圆柱体鼓泡试验中鼓泡薄膜弹性能的测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种平底圆柱体鼓泡试验中鼓泡薄膜弹性能的测量方法：在薄膜/基层体系的基层上开一个贯穿基层的半径为d的小孔，采用一个半径为b的无摩擦平底圆柱体作为加载轴，通过基层上的小孔对包衣薄膜施加载荷F，使厚度为h、弹性模量为E、泊松比为ν的包衣薄膜脱离基层，并形成一个半径为a的稳定鼓泡，其中b<d，基于这个稳定鼓泡的静力平衡分析，利用半径r=b处的鼓泡挠度测量值wb，则可以准确计算出鼓泡薄膜的弹性能U。
【专利说明】一种平底圆柱体鼓泡试验中鼓泡薄膜弹性能的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及平底圆柱体鼓泡试验中鼓泡薄膜弹性能的测试技术。
【背景技术】
[0002]薄膜/基层体系在机械、电子、生物工程等领域有着广泛的应用，表面薄膜杨氏弹性模量、泊松比、残余应力和膜/基界面粘附强度的精确测试，对结构的稳定性、可靠性和耐久性分析具有重要的力学意义，因而各种方法被用来测试这些力学性质。
[0003]常规的测试方法主要有:①采用单向微拉伸、梁弯曲、静压鼓泡(膨胀)、轴载鼓泡、超声波速、共振频率、压痕、X射线衍射、光学荧光、拉曼光谱等测试方法，获取表面薄膜弹性模量、泊松比和残余应力的信息。②采用垂直拉拔、水平力矩、超速离心、超音速振动、透明胶带、剥皮、剪切、刮擦、静压鼓泡(膨胀)、轴载鼓泡、化学溶解热、X射线、悬臂梁等测试方法，获取膜/基界面粘附强度的信息。然而，要实现膜/基界面粘附强度的精确测试，则必须首先要实现储存在鼓泡薄膜中的弹性能的精确测试。
[0004]应该指出，既然所测试的对象是一些力学参量，因此采用一些机械的方法(即通过一个宏观力学过程)所获得的测试结果，较之采用声、光等方法，要来得直观。本发明基于宏观弹性力学行为具有直观性的考虑，采用轴加载鼓泡的方法实现膜/基分层，进而研究储存在鼓泡薄膜中的弹性能的测试技术。
[0005]轴加载鼓泡较之于静压加载鼓泡，在膜/基分层控制方面具有一定的优势，然而现有轴加载鼓泡测试技术，由于没有给出鼓泡薄膜静力平衡问题的精确解答，因而不能够实现鼓泡薄膜弹性能的精确测试。
【发明内容】
[0006]为了能够获得鼓泡薄膜静力平衡问题的精确解答，以克服现有测试技术的不足之处，本发明采用一个带有无摩擦平底的任意半径的圆柱体作为加载轴，实现膜/基分层。如图1所示，在薄膜/基层体系的基层上开一个贯穿基层的半径为d的小孔，采用一个半径为b的无摩擦平底圆柱体作为加载轴，通过基层上的小孔对包衣薄膜施加载荷F，使厚度为h、弹性模量为E、泊松比为V的包衣薄膜脱离基层，并形成一个半径为a的稳定鼓泡，其中b〈d。在加载过程中，由于轴/膜接触部分的薄膜始终处于平面拉伸状态，因此，轴/膜接触部分实际上是个薄膜的平面拉伸变形问题，而剩余薄膜的变形问题，实际上是个环形薄膜的变形问题，这样，整个鼓泡薄膜的变形问题就容易被解析处理。
[0007]利用这个稳定鼓泡在半径r=b处的鼓泡挠度测量值wb，并记a =b/a,精确解答这个鼓泡薄膜的静力平衡问题，容易得到:
[0008]①如果
[0009]4=(1+ ν) (3-α 2),
[0010]则鼓泡薄膜储存的弹性能为
【权利要求】
1.一种平底圆柱体鼓泡试验中鼓泡薄膜弹性能的测量方法，其特征是:在薄膜/基层结构的基层上开一个贯穿基层的半径为d的小孔，用一个半径为b的无摩擦平底圆柱体作为加载轴，通过基层上的小孔对包衣薄膜施加载荷F，使厚度为h、弹性模量为E、泊松比为V的包衣薄膜脱离基层，并形成一个半径为a的稳定鼓泡，其中b〈d，准确测量出这个稳定鼓泡在半径r=b处的挠度值wb，并记a =b/a,那么基于这个稳定鼓泡的静力平衡分析，储存在鼓泡薄膜中的弹性能U，可以按照以下三种情形进行计算确定: 情形①如果
【文档编号】G01N3/00GK103822822SQ201410111013
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】孙俊贻, 何晓婷, 郑周练, 蔡珍红, 曹亮, 练永盛, 钱少华 申请人:重庆大学