本文關(guān)鍵詞：可延展電子器件中蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析及優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柔性可延展電子器件具有尺度小、變形能力強(qiáng)、延展性大等優(yōu)點(diǎn),它在能源、醫(yī)學(xué)、生物以及工程科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用對科學(xué)研究和技術(shù)進(jìn)步起到了巨大的推動作用。蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)能高效地實(shí)現(xiàn)柔性電子器件的延展性,關(guān)于其力學(xué)行為的研究是涉及柔性電子器件設(shè)計(jì)和應(yīng)用的重要課題,具有重要的理論和實(shí)際意義。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果包括： 1.通過建立自由變形的蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的理論模型,首次導(dǎo)出了蛇形導(dǎo)線臨界屈曲應(yīng)變和彈性延展率的解析解。在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了導(dǎo)線彈性延展率與導(dǎo)線單元數(shù)量、高跨比、截面厚寬比、材料屈服極限之間的關(guān)系。通過對解析解的分析和數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,確定了蛇形導(dǎo)線正對稱和反對稱兩種屈曲模態(tài)及相應(yīng)的后屈曲過程的參數(shù)范圍。 2.提出了分形導(dǎo)線幾何構(gòu)型的詳盡構(gòu)建方法,在此基礎(chǔ)上建立了力學(xué)解析模型,通過分析各級自相似結(jié)構(gòu)柔度矩陣的遞推關(guān)系,首次導(dǎo)出了任意級厚分形導(dǎo)線(導(dǎo)線厚度與寬度差距較小)彈性延展率的解析解。通過對解析解的參數(shù)分析及有限元結(jié)果的驗(yàn)證,闡明了厚分形導(dǎo)線彈性延展率和結(jié)構(gòu)自相似級數(shù)之間的關(guān)系。 3.基于薄分形導(dǎo)線(導(dǎo)線厚度遠(yuǎn)小于寬度)在拉伸過程中分級展開的力學(xué)行為,提出了一個(gè)用于薄分形導(dǎo)線后屈曲分析的分級計(jì)算數(shù)值模型。通過有限元模擬及實(shí)驗(yàn)觀察,證明了該模型在保證足夠精度的前提下,能極大地提高有限元模擬的計(jì)算效率,闡明了薄分形導(dǎo)線的彈性延展率和結(jié)構(gòu)自相似級數(shù)之間的關(guān)系。 4.通過對比導(dǎo)線與基體不同粘合狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及有限元分析結(jié)果,建立了與基體部分粘合的二級分形導(dǎo)線的解析模型,求出了其彈性延展率的尺度律公式,闡明了該工況下導(dǎo)線彈性延展率與導(dǎo)線單元數(shù)量、高跨比之間的關(guān)系。 5.通過一個(gè)可延展銅電極的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,論證了蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)在延展率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于直導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合本文的理論模型,論述了分形導(dǎo)線的優(yōu)化步驟,優(yōu)化后的分形導(dǎo)線彈性延展率要遠(yuǎn)大于相同條件下的蛇形導(dǎo)線。通過對柔性可延展的體表健康監(jiān)測儀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),證明了上述理論和方法的適用性。 本文通過理論建模分析、有限元數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為進(jìn)行了全面深入的研究,在蛇形導(dǎo)線和分形導(dǎo)線的力學(xué)模型、數(shù)值模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面取得了創(chuàng)新性成果,初步形成了柔性可延展電子器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法體系,為該先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的理論支撐。
【關(guān)鍵詞】：柔性可延展電子器件 蛇形導(dǎo)線 力學(xué)性能 分形 非線性后屈曲
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN03
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目錄10-12
• 1 緒論12-23
• 1.1 課題背景與研究意義12-13
• 1.2 柔性電子器件力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及方案20-23
• 2 蛇形導(dǎo)線屈曲的力學(xué)分析23-42
• 2.1 引言23-24
• 2.2 蛇形導(dǎo)線的等效柔度24-26
• 2.3 蛇形導(dǎo)線的屈曲26-33
• 2.4 蛇形導(dǎo)線的后屈曲過程及其延展率33-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 3 厚分形導(dǎo)線小變形分析的力學(xué)解析模型42-68
• 3.1 引言42-43
• 3.2 嚴(yán)格自相似矩形導(dǎo)線43-53
• 3.2.1 幾何構(gòu)型45-46
• 3.2.2 一級矩形導(dǎo)線的柔度矩陣46-49
• 3.2.3 二級嚴(yán)格自相似矩形導(dǎo)線的柔度矩陣49-52
• 3.2.4 更高級嚴(yán)格自相似矩形導(dǎo)線的柔度矩陣52-53
• 3.3 分形導(dǎo)線53-60
• 3.3.1 廣義自相似矩形導(dǎo)線53-56
• 3.3.2 廣義自相似蛇形導(dǎo)線56-60
• 3.4 分形導(dǎo)線的彈性延展率60-67
• 3.4.1 廣義自相似矩形導(dǎo)線的彈性延展率60-61
• 3.4.2 廣義自相似蛇形導(dǎo)線的彈性延展率61-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 4 薄分形導(dǎo)線后屈曲分析的分級計(jì)算數(shù)值模型68-88
• 4.1 引言68-70
• 4.2 嚴(yán)格自相似蛇形導(dǎo)線的柔度矩陣70-74
• 4.3 嚴(yán)格自相似蛇形導(dǎo)線后屈曲計(jì)算的分級計(jì)算模型74-77
• 4.4 自相似級數(shù)對導(dǎo)線的彈性延展率及變形的影響77-85
• 4.5 分形導(dǎo)線后屈曲計(jì)算的分級計(jì)算模型85-87
• 4.6 本章小結(jié)87-88
• 5 部分粘合的分形導(dǎo)線屈曲的力學(xué)分析88-97
• 5.1 引言88-89
• 5.2 實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬89-91
• 5.3 部分粘合的分形導(dǎo)線的彈性延展率91-96
• 5.4 本章小結(jié)96-97
• 6 蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化97-109
• 6.1 引言97
• 6.2 蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢97-101
• 6.3 分形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化101-104
• 6.3.1 厚分形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化101-102
• 6.3.2 薄分形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化102-104
• 6.4 蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用104-107
• 6.5 本章小結(jié)107-109
• 7 總結(jié)與展望109-112
• 7.1 本文研究工作的總結(jié)109-110
• 7.2 今后研究工作的展望110-112
• 參考文獻(xiàn)112-122
• 作者簡歷與科研成果122-123

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許巍;盧天健;;柔性電子系統(tǒng)及其力學(xué)性能[J];力學(xué)進(jìn)展;2008年02期

  本文關(guān)鍵詞：可延展電子器件中蛇形導(dǎo)線島橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析及優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：334588