劃痕測試廣泛用于測試不同基體上涂層的機(jī)械穩(wěn)定性，劃痕測試經(jīng)常用作制造過程可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)（ISO 20502 / ASTM C1624）。劃痕測試的目的是盡可能物理分析過程中通過感興趣涂層中獲取盡可能多的測試信息，使測試可以解釋預(yù)期應(yīng)用的失效機(jī)理，例如I型斷裂或II型斷裂。與準(zhǔn)靜態(tài)壓痕相比，更接近實(shí)際接觸情況。

       但是，如果可以通過軟件建模和仿真來預(yù)測分析結(jié)果，則劃痕測試方法甚至可以更加強(qiáng)大。對劃痕測試進(jìn)行建模仿真前必須選擇相關(guān)的自由度，針尖幾何形狀和法向載荷。

 

       通過使用SIO的FilmDoctor®Studio軟件，通過考慮側(cè)向力以及通過不同幾何針尖和法向載荷引及樣品傾斜，從而對劃痕測試進(jìn)行仿真建模，最大程度地模擬劃痕過程。例如，對三個(gè)不同的劃痕進(jìn)行了分析，使用了半徑為20μm，50μm和200μm的球形針尖以及載荷分別為1 N，20 N和80 N，得出的Von Mises應(yīng)力分布。通過先前確定的薄膜（EC1，EC2）和基材（ES）的彈性模量，可以使此模擬更加精確。

 

       可以根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)驗(yàn)或由SIO軟件和納米壓痕測試得到的模擬應(yīng)力分布選擇合適的劃痕測試參數(shù)。這些劃痕測試參數(shù)的初步確定，可以根據(jù)摩擦系數(shù)選擇側(cè)向力，并且假定表面為平面。顯然，這些不同的劃痕參數(shù)導(dǎo)致完全不同的應(yīng)力分布，及分布的最大值的位置和最大值。

 

       Mises應(yīng)力分別集中在薄膜的第一層和第二層界面， Von-Mises應(yīng)力最大值應(yīng)與測試目標(biāo)深度吻合，因?yàn)轭A(yù)計(jì)隨后的劃痕測試的靈敏度將在這些深度范圍內(nèi)。此外，最大值應(yīng)在相關(guān)應(yīng)用情況的范圍內(nèi)充分超過目標(biāo)成分的屈服強(qiáng)度，以確保發(fā)生失效。