膜基结构具有独特的光学、力学、电磁学特性,因而在重工业、轻工业、军事、石化等领域表现出了广泛的应用前景,对其进行应力分析有着极其重要的意义。本文基于应力-光学定律,发展了一种膜基结构应力分析的新方法。主要工作内容如下:基于应力-光学定律,建立了一套用于膜基结构应力分析的实验系统。改进了传统的马赫-曾德干涉光路,使其能够产生不同方向的偏振光。自行设计了对膜基结构施加拉伸载荷的微型加载装置。使用数字图像相关技术测量应变,进而计算应力,通过分析干涉条纹相位变化计算材料的折射率改变量。开展相关实验,分析了该实验系统的随机误差。对单层结构进行了应力分析实验研究。建立了单层结构由于泊松效应和应力光学效应引起的相位延迟的理论模型,分析了单层结构应力光学系数和应力测量原理。测量了聚碳酸酯(PC)的应力光学系数,验证了本实验系统及测量理论的可靠性。设计实验测量了聚酰亚胺薄膜的应力光学系数A和B。通过本实验系统测量了在拉伸载荷作用下有孔聚酰亚胺薄膜孔边缘处和孔远端处的应力大小,应力比与有限元计算结果基本一致。实验结果表明:本实验系统能够对单层结构进行应力分析。对膜基结构进行了应力分析实验研究。建立了膜基结构由于泊松效应和应力光学效应引起的相位延迟的理论模型,分析了膜基结构中薄膜材料应力光学系数测量原理和膜基结构应力测量原理。设计实验测量了纳米级铜膜的应力光学系数A和B。通过本实验系统测量了在拉伸载荷作用下有孔聚酰亚胺基底/纳米级铜膜结构的应力分布情况。测得孔边缘处的应力与孔远端处的应力比约为1.5倍,与有限元计算结果基本一致。实验结果表明:本实验系统能够对膜基结构进行应力分析。上述工作表明:本文提出的膜基结构应力分析方法能够对单层结构和膜基结构进行应力测量,为膜基结构应力的无损检测以及膜基结构的残余应力测量提供了一种可行的方法。