本文選題：玻璃態(tài)向列型薄膜 + 屈曲形貌��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：玻璃態(tài)向列型液晶薄膜在外加刺激下,會產(chǎn)生沿著液晶指向收縮,垂直液晶指向膨脹的可逆自發(fā)變形。根據(jù)液晶指向在薄膜平面內(nèi)排布的不同,向列型薄膜會產(chǎn)生不同的三維屈曲形貌。由于具有這種機械響應(yīng)特性,向列型薄膜在形狀可調(diào)控裝置領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。為了深入了解這類薄膜的變形特點,本文將主要研究具有面內(nèi)指向排布的玻璃態(tài)向列型液晶薄膜的變形問題。我們首先在馮卡門板理論框架下建立了一個理論模型,用以描述含有平面指向排布的向列型薄膜的變形問題。模型使用本征應(yīng)變描述了薄膜內(nèi)的自發(fā)變形分布,同時考慮了向列型材料的彈性各向異性性質(zhì)以及薄膜的幾何非線性變形,最后運用虛功原理得到了描述薄膜穩(wěn)態(tài)變形的控制方程。我們接著發(fā)展了一套動力學(xué)演化方法,用來數(shù)值求解描述薄膜變形構(gòu)型的控制方程。先是引入等效薄膜體系以簡化平衡方程的求解,再將薄膜體系看作受能量釋放驅(qū)動的過阻尼演化系統(tǒng),當薄膜體系演化至總勢能達到極小值時,即可得到薄膜變形的穩(wěn)態(tài)解。通過具體的算例,我們驗證了在模型中考慮材料彈性各向異性性質(zhì)對于向列型薄膜變形構(gòu)型求解的影響,同時討論了薄膜幾何尺寸以及本征應(yīng)變?nèi)≈祵τ诒∧ぷ冃螛?gòu)型的影響。進一步我們還討論了薄膜形狀尺寸以及本征應(yīng)變分布對于薄膜變形構(gòu)型的影響。本文的工作為含有平面指向排布的玻璃態(tài)向列型薄膜的變形求解,提供了一套簡單而又有效的理論數(shù)值方法,同時也驗證了在求解向列型薄膜的變形構(gòu)型時,不應(yīng)忽略材料的彈性各向異性性質(zhì)。文中關(guān)于薄膜形狀尺寸以及本征應(yīng)變分布對于薄膜變形構(gòu)型影響的討論,為以后進行向列型薄膜的三維變形構(gòu)型設(shè)計提供了更加多樣的思路。
[Abstract]:When the glass nematic liquid crystal film is stimulated by external stimulation, it will produce the reversible spontaneous deformation along the liquid crystal direction contraction and the vertical liquid crystal direction expansion. According to the different orientation of liquid crystal in the film plane, the nematic film will produce different three-dimensional buckling morphology. Due to this mechanical response, the nematic film has a wide application prospect in the field of shape adjustable devices. In order to understand the deformation characteristics of this kind of thin films, the deformation problem of glass nematic liquid crystal thin films with in-plane orientation arrangement will be studied in this paper. We first establish a theoretical model under the framework of von Carmen plate theory to describe the deformation problem of a nematic film with plane pointing arrangement. In the model, the intrinsic strain is used to describe the spontaneous deformation distribution in the film, and the elastic anisotropy of the nematic material and the geometric nonlinear deformation of the film are considered. Finally, the governing equations describing the steady-state deformation of thin films are obtained by using the virtual work principle. We then develop a set of dynamic evolution methods to numerically solve the governing equations describing the deformation configurations of the films. At first, the equivalent film system is introduced to simplify the solution of the equilibrium equation, then the thin film system is regarded as an overdamped evolution system driven by energy release. When the total potential energy of the film system reaches a minimum, the steady state solution of the film deformation can be obtained. Through a concrete example, we verify the influence of elastic anisotropy of material on the solution of the deformation configuration of nematic film, and discuss the influence of the geometric size and intrinsic strain value of the film on the deformation configuration of the film. Furthermore, the effects of the shape and size of the film and the intrinsic strain distribution on the deformation configuration of the film are also discussed. The work in this paper provides a simple and effective theoretical numerical method for the solution of the deformation of the glass film with plane direction arrangement, and also verifies the solution of the deformation configuration of the nematic film. The elastic anisotropy of materials should not be ignored. In this paper, the influence of the shape and size of the film and the intrinsic strain distribution on the deformation configuration of the film is discussed, which provides a more diversified way of thinking for the design of the three-dimensional deformation configuration of the nematic film in the future.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O484

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本文編號：2093604