[发明专利]基于谐振频率的复合悬臂梁力学参数测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于谐振频率的复合悬臂梁力学参数测量方法。本发明方法基于多层复合双端悬臂梁的一阶谐振频率与材料特性、结构尺寸等参数之间的关系，利用求解方程组的形式一次性得到多层复合悬臂梁各层的等效杨氏模量。本发明还公开了一种基于谐振频率的复合悬臂梁力学参数测量装置。本发明可满足多层复合悬臂梁的杨氏模量在线测试，且测试结构、计算方法简单，准确性更高。

主权项

基于谐振频率的复合悬臂梁力学参数测量方法，所述复合悬臂梁为初始平直的N层复合悬臂梁，N为大于等于2的整数；其特征在于，首先，采用相同的制备工艺制备一组至少N个N层复合悬臂梁的测试结构，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；然后测量出每个测试结构的一阶谐振频率并分别代入N层复合悬臂梁一阶谐振频率表达式，从而得到由至少N个线性方程构成的方程组；最后对所述方程组求解，得到所述复合悬臂梁各层的等效杨氏模量；其中，所述N层复合悬臂梁一阶谐振频率f1cf的表达式具体如下：f1cf=1.87522πl2Σi=1NE~i,wi·[(zi-zc)3-(zi-1-zc)3]3Σi=1Nρiwihi]]>式中，l为所述N层复合悬臂梁的长度；第i层薄膜材料的宽度为wi，厚度为hi，材料密度为ρi，等效杨氏模量为zi为第i层薄膜材料的顶面在z轴上的位置，zc是中性面高度。