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软基底上薄膜的屈曲失稳现象可以用来测量薄膜或一维纳米纤维及纳米管的弹性模量.本文利用量纲分析和三维非线性有限元模拟研究了置于软基底上的有限宽度薄膜的屈曲失稳问题。研究结果表明当薄膜的宽度与厚度的比值小于20时,可以忽略泊松比对屈曲失稳波长的影响.对于较宽的薄膜,在测量杨氏模量时如果忽略了泊松比的影响则会引入较大的误差,所以此时应当用板模型分析薄膜的力学响应.
同时,文中研究发现,即使在薄膜的宽度和厚度接近的时候,理论研究中薄膜与基底之间的界面法向力沿着膜的宽度方向分布均匀的假设仍然是合理的.借助于三维有限元计算,文中提供了描述失穗波长与薄膜的宽度和厚度以及薄膜和基底的材料参数(杨氏模量和泊松比)之间基本关系的简洁计算公式.本文的结论不仅可以应用在一个较宽泛的几何和材料参数范围内,同时又大大减小了工程应用中的计算量。