理解与控制新胡克弹性双层结构中的六边形褶皱图案
软凝聚态物质
2021-02-24 v1
摘要
受控表面褶皱图案已广泛应用于多种领域,如可拉伸电子器件、智能窗和触觉界面。此处我们关注六边形褶皱图案,因其在实现各向异性和可调摩擦以及作为通过自组装工艺制造非平面薄膜的动态模板方面具有巨大潜力。我们采用双层新胡克固体(例如,附着在基底上的薄膜)的大规模有限元模拟,探索支配六边形褶皱图案形成的力学原理以及制备近乎完美六边形图案的策略。在我们的模型中,褶皱失稳由受限薄膜膨胀驱动。我们的结果表明,在薄膜与基底模量失配相对较小(数量级为10)时,存在稳健的六边形图案。此外,薄膜膨胀不应超出褶皱起始值太多,以避免后屈曲图案。通过利用一维正弦褶皱的缺陷不敏感性,我们对双层结构施加顺序加载以产生近乎完美的六边形图案。最后,我们讨论了简单双层模型与实验中普遍存在的梯度结构之间的联系。
引用
@article{arxiv.2102.11858,
title = {Understanding and controlling hexagonal patterns of wrinkles in neo-Hookean elastic bilayer structures},
author = {Teng Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.11858},
year = {2021}
}
备注
17 pages, 5 figures