薄膜屈曲与脱层的建模

我数值研究了弹性附着在刚性基底上的薄膜脱层问题。名义上平坦的弹性薄膜使用二维三角网格建模。同时包含了压缩和弯曲刚度，以模拟薄膜的压缩和弯曲。当施加足够的压缩应变时，薄膜可以屈曲（即放弃其平坦构型）。研究了具有条纹几何形状的薄膜片段的可能屈曲构型作为压缩应变的函数。发现稳定构型强烈依赖于施加的应变和薄膜的泊松比。接下来，考虑薄膜通过弹簧附着在刚性基底上，当脱离力超过阈值时弹簧可以断裂，导致薄膜的部分脱层。脱层由薄膜和基底松弛构型的不匹配引起。脱层薄膜的形貌可以跟踪，并与不同模型参数下的现有实验结果进行比较。在不同参数区域获得了与实验观察构型定性相似的“电话线”、多边形和“脑状”图案。选择不同图案的主要控制参数是薄膜与基底之间的不匹配以及未屈曲区域内面内松弛的程度。