随着科学技术的发展,薄膜/基底复合材料(简称膜/基材料)在许多工程领域得到广泛应用,由于薄膜涂层材料与基底材料在力学、热学等性能上的差异,导致的涂层失效现象日益成为人们关注的热点。薄膜与基底的良好结合是薄膜得以发挥其作用的基本条件。膜/基结合性能的好坏是评价薄膜质量最关键的指标,是保证薄膜满足机械、物理和化学等使用性能的基本前提。因此,薄膜材料界面结合性能的表征在实际应用中具有非常重要的意义。本文在参考前人工作的基础上,建立了一种新的分析薄膜界面应力应变响应的有限元力学模型,模拟了划痕实验过程中的运动情况。通过先施加一定的法向力,使压头与薄膜接触,再同时施加法向力和切向力,使压头对薄膜产生一个向右运动的作用,从而使实验和有限元模拟很好的结合起来。本文也通过划痕实验的方法,研究了纳米尺度下硅基钕掺杂钛酸铋膜(BNT)的力学性能,并得到了300nm BNT膜的临界载荷为2.21mN。另一方面,通过有限元软件ABAQUS的应用,建立了三维划痕法的模型。通过计算,得出了在外载条件下,该材料体系的应力分布场。并进一步模拟了划痕实验的表面形貌。由于影响划痕实验结果的参数有很多,就其本质的因素来说,不同的材料体系对结果有着很大的影响,因此对材料的本构关系进行研究是必要的。通过研究发现,可把各种不同的材料组合归结为以下四种:弹性薄膜/弹性基底,弹性薄膜/韧性基底,韧性薄膜/弹性基底和韧性薄膜/韧性基底。通过选取适当的参数,分别建立了以上四种体系的有限元模型,并对划痕模型进行了分析。对于薄膜涂层材料来说,破坏常发生于界面上的应力集中处。破坏发生后,该处将产生界面裂纹,于是问题演变成了一个包含界面裂纹的问题。本文最后通过预制裂纹,即在模型中引入界面假想裂纹的方法,来对其进行评价。将前人的模型推广,试图建立薄膜材料界面的起裂准则,用以作为评价材料界面结合性能的准则。最终,通过理论计算与数值模拟,结合实验结果,得出BNT薄膜的界面结合能为0.353×103J/m2。