微/纳机电系统表面间的黏附作用是造成器件损伤失效的主要原因之一,具有抗黏减摩性能的涂层常被用于微/纳机电系统接触表面,以提高表面抗黏附性能。然而涂层和基底材料特性的不匹配以及制备工艺影响而产生的较大涂层残余应力都会导致涂层/基底系统界面产生分层损伤,因此迫切需要开展涂层/基底系统界面分层失效的基础理论研究。本文针对微/纳尺度下的涂层/基底系统界面分层破坏问题,通过对纳米压痕法的有限元模拟,以定量表征涂层/基底系统界面结合性能为目标开展研究,主要研究内容包括:(1)建立了无黏附作用下刚性球与弹性涂层/弹塑性基底系统接触的有限元模型,通过参数化研究,构造了无黏附作用下的界面分层失效机制图,得到了产生界面分层的临界压入深度和临界压入载荷。研究结果表明:较大的界面内聚强度和内聚能均可以阻碍界面分层的发生;涂层弹性模量较小的系统不易发生界面分层;在压入深度较小的情况下,较厚的涂层系统可阻碍界面分层的发生,而压入深度较大时则呈现出相反的规律;具有残余拉应力的涂层系统更易产生界面分层,而具有残余压应力的涂层系统会降低界面分层产生的风险。(2)将基于Lennard-Jones势函数表征的力位移关系的非线性轴向连接器引入到有限元模型,综合研究了黏附-分层问题。研究结果表明:对于产生分层的压痕过程,其卸载响应包含弹性恢复、界面损伤起始、界面损伤扩展、涂层向上弹性弯曲以及表面突然分离这五个阶段;并且在整个压痕过程能观察到突然接触、界面损伤起始以及突然分离这三次接触不稳定现象;此外在最大压入深度时刻,在接触区域边缘涂层表面法向应力表现为拉应力。(3)构造了考虑黏附作用的界面分层机制图。研究结果表明:增加黏附功会增大界面分层失效的可能性;在黏附功较大时,涂层弹性模量较大的系统不易发生界面分层,较厚的涂层系统会降低界面分层产生的风险;而黏附功相当低的情况下,涂层弹性模量和厚度对界面分层起始的影响与无黏附作用时的变化规律一致;黏附接触下,在压入深度较小的情况下,当涂层残余应力由压应力向拉应力转变时,会降低产生界面分层的风险,而在较大的最大压入深度下,则表现出相反的变化规律。