[發明專利]微機電系統微橋壓痕載荷-深度曲線的校準方法有效
| 申請號： | 201610914688.3 | 申請日： | 2016-10-20 |
| 公開（公告）號： | CN106501111B | 公開（公告）日： | 2019-01-18 |
| 發明（設計）人： | 馬志超;趙宏偉;任露泉;馬筱溪;杜希杰;劉長宜;周明星 | 申請（專利權）人： | 吉林大學 |
| 主分類號： | G01N3/42 | 分類號： | G01N3/42 |
| 代理公司： | 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100 | 代理人： | 王怡敏 |
| 地址： | 130000 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 深度曲線 微橋 壓痕載荷 微機電系統器件 微機電系統 校準 壓入 材料力學性能 納米壓痕測試 邊緣彈性 測試領域 彈性撓曲 理論分析 力學行為 兩端固定 撓度曲線 撓曲變形 屈服應力 同步獲取 彎曲載荷 微橋結構 無限空間 楊氏模量 應力誘導 最大位移 橋結構 微米級 撓曲 壓針 實測 嵌入 解析 斷裂 測量 測試 評估 分析 研究 | ||
1.一種微機電系統微橋壓痕載荷-深度曲線的校準方法，其特征在于：該方法的應用對象為微機電系統器件中兩端剛性固定式的微橋結構，包括以下步驟：
步驟1：將已拋光微機電系統服役材料通過掩膜、沉積、電鍍制備成兩端固定式的微米級微橋結構的試件，借助于納米壓痕測試儀，在具有真空腔的掃描電子顯微鏡的同步觀測下，采用圓錐形壓針或玻氏壓針，其等效半錐角為70.3°，對該試件表面的幾何中心點進行直接壓入，并直接獲取被測試件加載和卸載過程中的載荷-深度曲線，即實測曲線，從卸載曲線上直接獲取最大壓入載荷
步驟2：對微橋結構的兩端固定式的非靜定結構通過對稱分析將三次非靜定結構解析為由二分之一最大壓入載荷和衍生彎曲力矩疊加組成的靜定結構，并直接獲取最大撓曲變形為
步驟3：采用體積不變原則，對壓針下方接觸區域微橋結構的試件撓曲的塑性流動面積進行積分計算，該面積可視為壓針輪廓范圍內撓曲線所包絡的面積，從而對校準最大壓入深度
通過由實測曲線到過渡曲線，再由過渡曲線到校準曲線的修正過程，可定量預測微尺度微橋結構的試件彈性半無限空間條件下的壓痕載荷-深度曲線。
2.根據權利要求1所述的微機電系統微橋壓痕載荷-深度曲線的校準方法，其特征在于：該方法對微橋結構在接觸載荷的作用下同時產生整體彈性彎曲和局部彈塑性凹陷進行定量計算。
3.根據權利要求1所述的微機電系統微橋壓痕載荷-深度曲線的校準方法，其特征在于：通過構建過渡壓痕載荷-深度曲線來建立兩端固定條件下和彈性半無限空間條件下壓痕載荷-深度曲線，即校準曲線的定量關系，通過直接壓痕測試同時對微橋結構的彈性彎曲性能、壓入響應和微區彈性回復行為進行研究；過渡曲線與校準曲線的卸載部分頂端具有與流動面積的相關性，過渡曲線與校準曲線的殘余壓入深度亦具有與該流動面積相同的相關性，即過渡曲線的殘余壓深
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