[发明专利]一种双层双端固支梁的力学参数测量方法及装置

权利要求书

1.一种双层双端固支梁的力学参数测量方法，其特征在于，首先使用相同的制备工艺制备一组至少4个上下两层不等宽的双层双端固支梁的测试结构，各测试结构除几何尺寸外的其他材料参数均相同，以每个测试结构的各层宽度及长度所组成的向量作为该测试结构的尺寸向量，则这一组测试结构的尺寸向量组线性无关；然后测量出其中至少4个测试结构的吸合电压并分别代入不等宽双层双端固支梁的吸合电压解析式中，从而得到由至少4个非线性方程构成的方程组；最后对所述方程组求解，得到所述双层双端固支梁各层的等效杨氏模量和/或各层的等效残余应力；其中，所述不等宽双层双端固支梁的吸合电压V_PI解析式具体如下：

其中，不等宽双层双端固支梁总的等效厚度不等宽双层双端固支梁总的等效残余应力z₀＝-z_c，z₁＝h-z_c，z₂＝2h-z_c，分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的等效杨氏模量，分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的等效残余应力，w₁、w₂分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的宽度，l为不等宽双层双端固支梁的长度，h为不等宽双层双端固支梁的单层厚度，为不等宽双层双端固支梁的等效间隙高度。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述测试结构的数量为4，这4个测试结构被等分为两组，每一组中的两个测试结构具有相同的长度，不同组测试结构的长度不同。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，同一组中两个测试结构的上层或下层宽度相同，而另一层的宽度不同。

4.如权利要求1～3任一项所述方法，其特征在于，使用牛顿迭代法对所述方程组求解。

5.一种双层双端固支梁的力学参数测量装置，其特征在于，包括：

一组至少4个上下两层不等宽的双层双端固支梁的测试结构，其使用相同的制备工艺制备得到，各测试结构除几何尺寸外的其他材料参数均相同，以每个测试结构的各层宽度及长度所组成的向量作为该测试结构的尺寸向量，则这一组测试结构的尺寸向量组线性无关；

吸合电压测试单元，用于测量所述测试结构的吸合电压；

计算单元，用于将吸合电压测试单元测量出的至少4个测试结构的吸合电压分别代入不等宽双层双端固支梁的吸合电压解析式中，从而得到由至少4个非线性方程构成的方程组；并对所述方程组求解，得到所述双层双端固支梁各层的等效杨氏模量和/或各层的等效残余应力；其中，所述不等宽双层双端固支梁的吸合电压V_PI解析式具体如下：

其中，不等宽双层双端固支梁总的等效厚度不等宽双层双端固支梁总的等效残余应力z₀＝-z_c，z₁＝h-z_c，z₂＝2h-z_c，分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的等效杨氏模量，分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的等效残余应力，w₁、w₂分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的宽度，l为不等宽双层双端固支梁的长度，h为不等宽双层双端固支梁的单层厚度，为不等宽双层双端固支梁的等效间隙高度。

6.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述测试结构的数量为4，这4个测试结构被等分为两组，每一组中的两个测试结构具有相同的长度，不同组测试结构的长度不同。

7.如权利要求6所述装置，其特征在于，同一组中两个测试结构的上层或下层宽度相同，而另一层的宽度不同。

8.如权利要求5～7任一项所述装置，其特征在于，计算单元使用牛顿迭代法对所述方程组求解。