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弹性基底表面薄膜起皱的计算机模拟
  • ISSN号:1674-0068
  • 期刊名称:《化学物理学报》
  • 分类:O[理学]
  • 作者机构:[1]天津大学理学院化学系,天津化学化工协同创新中心,天津300072, [2]天津大学材料科学与工程学院,天津300072, [3]天津大学化工学院,天津300072
  • 相关基金:the High Performance Computing Center of Tianjin University, China and the National Natural Science Foundation of China (No.91127046, No.21274107, and No.21474075).
中文摘要:

本文设计了一种起皱模型用以研究起皱现象的动态过程.模拟表明整个起皱过程包括三个阶段.在孵化和起皱阶段,水平方向上软基底的应力在回缩过程中传递给硬膜.而在构象松弛平衡阶段,硬膜上的应力又缓慢地传回给软基底,整个起皱过程体系的总能量持续下降.研究发现起皱后软基底上的应力集中在上表层,尤其是在波谷处.而硬膜上的应力分布则取决于方向,在垂直方向,平衡位置的应力要大予波峰和波谷处,与此相反,在水平方向应力则更集中于波峰和波谷.我们的模型既能重现起皱现象,又能重现起皮现象,为材料应力释放导致的结构失稳机理研究提供了一个非常有利的工具.

英文摘要:

Numerous theoretical and experimental efforts have been made to explain the dependence of the static wrink~h~g morphology on the materials' physical properties, whereas the dy- namic wrinkling process remains elusive. In the present work, we design a wrinkling model consisting of a soft substrate and a graphene-like rigid thin film to investigate this dynamic process. The simulation shows that the whole wrinkling process includes three stages. At the incubation and wrinkling stages, the stress along the horizon direction of the soft substrate transfers to the stiff film. However, at the equilibrium stage, the stress of the rigid film slowly transfers back to the substrate although the total energy still decreases. It is found that the stress of the substrate concentrates at the top surface, especially at the trough, whereas the stress distribution of the film depends on direction. In the perpendicular direc- tion, the stress at the wave's equilibrium position surpasses that at the crest and trough and, oppositely, the stress concentrates at the crest and trough in the horizon direction. Present model reproduces both wrinkling and delamination patterns and can be a powerful tool to deeply understand the structure deformation of material induced by stress release.

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期刊信息
  • 《化学物理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国物理学会
  • 主编:杨学明
  • 地址:合肥中国科学技术大学
  • 邮编:230026
  • 邮箱:cjcp@ustc.edu.cn
  • 电话:0551-3601122
  • 国际标准刊号:ISSN:1674-0068
  • 国内统一刊号:ISSN:34-1295/O6
  • 邮发代号:26-62
  • 获奖情况:
  • 1998年获安徽省优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:4282