随着科学技术的发展,薄膜材料在机械、半导体、电子器件等各个领域的应用越来越广泛,加工技术也越来越丰富,薄膜材料的应用也更加重要,先进的薄膜制备技术也越来越受到重视。在先进制造工艺生产的现代化产品中,采用多种加工技术,可以在多种基材表面加工厚度相对较薄的薄膜涂层,以满足产品功能和其他应用需求,这就要求了解薄膜的材料性质是否满足产品所需的功能要求。薄膜材料的物理性质的精确测定和研究对产品设计和加工都有着重要意义。薄膜材料相对于块体材料而言厚度较薄,一般的实验仪器和测试方法不易直接测量薄膜材料的物理性能,这就带来了设计和应用上的盲点。我们将薄膜涂覆在块状材料上,利用弹性理论中对弹性固体自由振动分析的瑞利-里兹（Rayleigh-Ritz）法,对薄膜覆盖的弹性立方体进行自由振动分析,获得基本的振动参数如共振频率。在笛卡尔直角坐标系下完成的计算中,假设满足条件的位移函数,计算薄膜覆盖弹性立方体的应变能和动能,采用切比雪夫多项式作为位移振幅函数。利用Ritz法构造能量函数,根据最小能量原理,对能量函数中的未知振幅求偏导,分离出刚度矩阵和质量矩阵,从而得到一个线性方程组,最终将问题转化为求解特征方程的问题。结合实际试样,将瑞利-里兹法的计算结果与有限元计算结果进行对比验证,发现计算结果一致,初步验证了理论推导和计算程序的正确性和可行性。通过改变薄膜材料和薄膜厚度,分析计算薄膜覆盖的弹性立方体的自由振动频率和振动模态,进一步考察了薄膜材料和厚度对基体振动频率的影响。将分析计算与超声共振频谱（Resonant Ultrasonic Spectroscopy,RUSpec）技术相结合,通过理论频率与实测频率的对比验证,证实误差在可接受的范围内。同时将超声共振频谱仪测量频率与理论频率进行精准匹配,再利用Levenberg-Marquardt算法就可以得到薄膜材料的弹性常数,实现了薄膜材料物理性能的可靠测试,为材料的定性和表征等提供了重要依据。这是一个简单而准确的确定薄膜和块体材料物理性能差异的有效方法,能够在材料性能测试等方面发挥重要的作用。