冲击力下微纳米多层膜结构失效行为的力学研究

现代工业中大量采用的多层膜结构经常工作在冲击载荷下，本项目拟将落锤加载系统和霍布金森撞击杆作为冲击力加载装置研究多层膜结构在冲击力作用下剥离、屈曲等失效行为及特征。利用气相沉积法通过控制沉积时间等在长方形的硅基、有机玻璃基上制作TiN和AlN等材料的具有不同周期、厚度等参数的多层膜结构试样。改变SHPB储存能量的大小和落锤高度，给多层膜结构施加0.1-1000应变率的冲击压缩，通过实时测量试样两端的相对位移和压力计算多层膜结构经受的变形和冲击强度。然后对受过冲击的样品用光学显微镜和扫描隧道显微镜在不同尺度上观察多层膜结构经在冲击力下膜的剥离、曲屈、皱褶等损伤形貌、分布、大小等参数。最后结合数值仿真分析模拟多层膜冲击失效萌生和扩展机理，建立这些行为与膜基相对刚度、膜层厚度、层数、应变率、受力强度等参数间的关系。结果不仅将建立多层膜冲击力下响应的测试手段，也为其设计和广泛应用提供科学依据。