[发明专利]一种双轴加载的原位力学测试微系统及其制造方法

权利要求书

1.一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：设定用于原位力学加载的超硬材料样品尺寸；

S2：设定原位力学测试微系统的几何结构；

S3：设定原位力学测试微系统加载区的几何结构；

S4：分别建立超硬材料样品和原位力学测试微系统加载区的网格模型；

S5：通过有限元素法仿真计算原位力学加载的过程；

S6：结合仿真计算的应变云图，校验原位力学测试微系统的可靠性；

S7：基于SOI技术，按照校验后的微系统结构进行流片生产。

2.根据权利要求1所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述步骤S1中的超硬材料样品包括夹持区、过渡区和标距区。

3.根据权利要求2所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述步骤S2中的原位力学测试微系统结构整体为立方体。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述步骤S2中的微系统包括固定区、活动区和驱动结构，驱动结构分别位于微系统的长度和宽度方向的中轴线上，共同组成十字形排布结构。

5.根据权利要求4所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述驱动结构包括在所述活动区和所述固定区上均设置有的电极和静电梳。

6.根据权利要求1-3、5中任意一项所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述步骤S4的具体步骤为：

S41：按照步骤S1和S3中设定的几何尺寸，建立双轴加载的样品和微系统加载区的几何模型；

S42：对超硬材料样品和原位力学测试微系统加载区进行三维网格划分；

S43：设定超硬材料样品和原位力学测试微系统加载区的网格属性。

7.根据权利要求6所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述步骤S5的具体步骤为：

S51：在有限元软件中导入超硬材料样品和原位力学测试微系统加载区的网格模型；

S52：输入超硬材料样品和原位力学测试微系统加载区的材料属性；

S53：将超硬材料样品和原位力学测试微系统加载区进行装配；

S54：设定有限元素法计算的增量步，设定场输出变量；

S55：设定原位力学测试微系统加载区和超硬材料样品的接触属性；

S56：设定原位力学测试微系统加载区四个连接区恒定的加载速度；

S57：输入有限元模型进行仿真计算。

8.根据权利要求7所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统制造方法，其特征在于：所述步骤S55中的接触属性为法向硬接触，切向摩擦接触。

9.一种双轴加载的原位力学测试微系统，其特征在于：包括固定区、活动区和驱动结构，驱动结构分别位于微系统的长度和宽度方向的中轴线上，共同组成十字形排布结构，所述驱动结构包括在所述活动区和所述固定区上均设置有的电极和静电梳，所述活动区上设有加载区。

10.根据权利要求9所述的一种双轴加载的原位力学测试微系统，其特征在于：所述加载区包括连接区、弹簧区和凹槽区，所述连接区连接所述活动区。