納米尺度金屬薄膜拉伸分叉問題數(shù)值分析研究.pdf

1、本文對(duì)金屬納米薄膜拉伸分叉問題進(jìn)行了數(shù)值分析研究。首先研究了長(zhǎng)波擾動(dòng)下單獨(dú)的金屬薄膜的大幅度不均勻變形,并與線性攝動(dòng)分析的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；對(duì)高聚物基底上的金屬薄膜的大幅度不均勻變形在長(zhǎng)波擾動(dòng)下進(jìn)行了數(shù)值分析,并與線性攝動(dòng)分析的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；單獨(dú)的金屬薄膜和粘在高聚物基底上的金屬薄膜這兩組數(shù)值模擬的結(jié)果顯示了,基底抑制了金屬薄膜的大幅度不均勻變形?；椎膹椥院突着c薄膜的厚度比對(duì)納米金屬薄膜的變形有著重要影響。為了研究這兩種因素對(duì)變形的

2、影響,按照基底和薄膜厚度比率的不同,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了三組計(jì)算,并在這三組之間做了對(duì)比,而且每組計(jì)算中,又根據(jù)基底彈性模量的不同分為三種情況計(jì)算,并在這三種情況中間進(jìn)行對(duì)比。在計(jì)算的過程中,得到了薄膜基底復(fù)合結(jié)構(gòu)的三種變形模式。當(dāng)基底柔性比較大的時(shí)候,薄膜在缺口處形成了一個(gè)頸縮,基底也因此在薄膜頸縮附近發(fā)生了局部扭曲。正像線性攝動(dòng)分析預(yù)測(cè)的那樣,柔性大的基底不抑制金屬薄膜內(nèi)的應(yīng)變。當(dāng)基底的彈性處于中等狀態(tài)的時(shí)候,金屬薄膜形成多個(gè)頸縮,并承受較

3、大的拉伸應(yīng)變,然后在缺口處斷裂。當(dāng)基底剛性比較大的時(shí)候,金屬薄膜可以在很大的應(yīng)變范圍內(nèi)均勻的變形而不斷裂。在基底楊氏模量相同的情況下,基底越厚,薄膜基底復(fù)合結(jié)構(gòu)的臨界分叉應(yīng)變就越大。為了研究薄膜基底界面粘附性能對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)拉伸性能的影響,采用ABAQUS中的cohesive單元對(duì)薄膜基底界面進(jìn)行了模擬。以兩個(gè)無量綱參數(shù)來描述界面的強(qiáng)度。計(jì)算發(fā)現(xiàn),界面的粘附性能不同,薄膜基底結(jié)構(gòu)的拉伸性能也不相同,計(jì)算結(jié)果得到了三種變形模式。并進(jìn)一步的研究