薄膜/基底結(jié)構(gòu),在壓縮載荷的作用下,由于薄膜和基底的力學相互作用,結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同的表面失穩(wěn)行為。從傳統(tǒng)地認為失穩(wěn)是一種失效機制,到現(xiàn)在人們開始利用失穩(wěn)來實現(xiàn)具有特殊聲光電磁熱性質(zhì)的多功能表面,關于薄膜/基底結(jié)構(gòu)的表面失穩(wěn)行為研究經(jīng)久不衰。隨著微電子工業(yè)和薄膜技術的興起,薄膜/基底結(jié)構(gòu)廣泛存在于工程技術領域,在柔性電子、薄膜度量、微納米制造以及三維自組裝等領域都有著廣闊的應用前景。結(jié)構(gòu)界面缺陷、結(jié)構(gòu)幾何形式、載荷作用形式都對薄膜/基底的屈曲失穩(wěn)有直接影響,研究不同情況下薄膜/基底結(jié)構(gòu)的表面失穩(wěn)行為具有重要的理論指導意義。首先,針對具有理想界面的硬薄膜/軟基底結(jié)構(gòu),對其褶皺失穩(wěn)行為進行研究。建立薄膜基底結(jié)構(gòu)受單軸壓縮的模型,薄膜由von Kármán非線性彈性板理論描述,基底由只考慮拉壓的Winkler地基模型描述。采用線性穩(wěn)定性的分析方法,通過建立屈曲特征方程,進一步得到臨界屈曲載荷和關鍵性的褶皺參數(shù)。建立薄膜/基底結(jié)構(gòu)的總能量表達式,通過對能量求極小值,得到褶皺幅值演化方程。通過仿真分析對臨界條件和幅值演化的理論預報進行數(shù)值驗證并進行參數(shù)化分析。針對基底泊松比較小的情況,提出了更精確的...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1典型大面積空間薄膜展開結(jié)構(gòu)及膜面褶皺[1]

然而此類結(jié)構(gòu)面外剛度很小，在外載荷的作用下很容易發(fā)生屈曲失穩(wěn)而產(chǎn)生大面積的褶皺，這些褶皺是導致結(jié)構(gòu)功能失效的主要原因之一。圖1-1表示軟式飛艇和天線展開面的褶皺現(xiàn)象。圖1-1典型大面積空間薄膜展開結(jié)構(gòu)及膜面褶皺[1]隨著微電子工業(yè)和薄膜技術的興起，薄膜/基底層合結(jié)構(gòu)，即基底受限....

圖1-2微電子工業(yè)中的薄膜/基底層合結(jié)構(gòu)：芯片（a）和太陽能電池（b）

1-2表示微電子工業(yè)中典型的薄膜/基底層合結(jié)構(gòu)，芯片和太陽能電池。(a)(b)圖1-2微電子工業(yè)中的薄膜/基底層合結(jié)構(gòu)：芯片（a）和太陽能電池（b）對于基底較軟的情況，也就是硬薄膜/軟基底系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)形式更傾向于表面褶皺（wrinkle），而不是分層（buckle-del....

圖1-3兩種典型的失穩(wěn)模式：褶皺（wrinkle）和分層（buckle-delamination）

更為剛硬的表面層，壓縮情況下可能引起表面的褶皺失穩(wěn)，這是結(jié)構(gòu)的一種潛在的失效機制。圖1-3兩種典型的失穩(wěn)模式：褶皺（wrinkle）和分層（buckle-delamination）[3]不僅是褶皺，當界面相互作用較強時，軟基底上硬薄膜的失穩(wěn)呈現(xiàn)出更加復雜多樣的模式，除了褶皺（w....

圖1-4屈曲失穩(wěn)示意圖,(a)-(e)依次為褶皺、折痕、疊痕、倍周期褶皺、凸脊[4]

（ridge）等多種失穩(wěn)形貌[2,5,6]，如圖1-4所示。這些復雜多樣的屈曲模式說明薄膜/基底結(jié)構(gòu)中所蘊含著豐富的非線性力學機制。圖1-4屈曲失穩(wěn)示意圖,(a)-(e)依次為褶皺、折痕、疊痕、倍周期褶皺、凸脊[4]傳統(tǒng)的觀點認為，這種表面失穩(wěn)現(xiàn)象是結(jié)構(gòu)的一種失效機制。然而，....

本文編號：3892151