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在金属表面加工薄膜层是提高材料性能的重要途径之一。多层膜尤其是梯度多层膜能改善各膜层的受力情况，特别是能改善膜层与基体界面及膜层与膜层界面处的应力、应变分布，从而能有效的防止薄膜的裂纹形成及膜层的脱落。本文采用有限元程序分析和试验方法研究多层膜与应力分布间的关系，得到的主要结论可总结如下： (1) 本文在Visual C++6.0开发环境下编制的二维弹性有限元分析程序，将程序分成若干模块，将每个模块分别封装在类中，使程序流程清晰，调试容易；程序可用于解决弹性接触问题，边界条件修改容易，并可以图形直观输出应力场分布；网格的划分便于模拟多层膜模型；前处理及后处理程序，稍加处理，就可以应用于其它有限元程序。 (2) 运用有限元法研究了多层膜主要膜层参数对应力分布的影响，得到的主要结果是：膜层厚度过大或过小，都会使表面的最大剪切应力值下降；膜层弹性模量的增加，将使表面处的最大剪切应力随之增加，而界面处的最大剪切应力还要取决于膜层与基体间的弹性模量的差值；随着膜层层数的增加，界面处的最大剪切应力值逐渐降低，且其最大值逐渐移向前缘；随着膜层表面摩擦系数μ的增加，界面处的最大剪切应力，在接触前缘附近，都是随着μ的增加而增加，而在接触后缘则都随着μ的增加而降低。 (3) 利用原子力显微镜测试手段，对Cu膜、Ni膜及Cu／Ni多层膜的摩擦学特性进行分析，结合理论分析与试验结果，表明多层膜与单层膜相比，既能有效的改善基体的受力状况，又能降低表面所受的摩擦力，这正是多层膜的优势所在。 本文所得的有关结果和结论，可为确定及制备覆层膜提供理论指导，同时也为将有限元与分子动力学相结合分析覆层膜的摩擦磨损机理做出了一些基础性的工作。本文是国家自然科学基金资助课题《多层膜摩擦学特性的分子动力学—有限元模拟研究》(5007104)的一部分，大量的工作还有待于今后继续深入研究。