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通过纳米压痕试验测得316L不锈钢基体、纯钛薄膜与TiN薄膜的弹性模量、硬度和压痕过程载荷一位移曲线；采用ANSYS有限元分析软件建立纳米压痕试验的有限元模型，通过量纲分析方法推导出上述材料在纳米尺度下的双线性应力一应变关系，并计算得到相应载荷一位移曲线；利用有限元模型分析了两种薄膜／基体间的结合性能。结果表明：纳米压痕试验和有限元模拟得到的载荷一位移曲线吻合较好，利用模型定性判断TiN薄膜与基体的结合性能优于纯钛薄膜的，与划痕试验结果相符，验证了此方法的可行性。