含過渡層柔性薄膜脫粘屈曲的研究.pdf

1、薄膜材料的應(yīng)用范圍隨著科技的發(fā)展日益擴(kuò)展，可以應(yīng)用在航空航天、光學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)、檢測等多個(gè)領(lǐng)域。但是由于薄膜在實(shí)際工程中所處環(huán)境復(fù)雜多變，受到外界載荷的影響，薄膜結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)薄膜屈曲、斷裂、脫粘等損傷模式，破壞了膜/基結(jié)構(gòu)界面，影響薄膜的使用壽命。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，加入過渡層薄膜會(huì)對薄膜會(huì)對薄膜系統(tǒng)產(chǎn)生影響，值得更加深入的研究過渡層對薄膜基底系統(tǒng)的影響。本文主要針對含過渡層柔性薄膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與數(shù)值分析，基于薄膜在壓縮載荷作用下產(chǎn)生屈曲脫粘的失穩(wěn)

2、現(xiàn)象，對含過渡層薄膜的界面性能及力學(xué)性能進(jìn)行研究；還針對薄膜在殘余應(yīng)力作用下自發(fā)脫粘失穩(wěn)進(jìn)行理論分析。
　　對含過渡層金屬薄膜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。利用磁控濺射法在有機(jī)玻璃基底上沉積出單層金屬薄膜和以鋁膜為過渡層的薄膜，將這兩類試件放置于在單軸壓縮加載裝置進(jìn)行原位觀測，觀察薄膜表面直線型屈曲的生成和擴(kuò)展過程，總結(jié)探究含中間層薄膜的加入、薄膜厚度對產(chǎn)生屈曲的臨界外力、屈曲寬度和屈曲密度的影響。而后對薄膜進(jìn)行卸載研究，觀察到了卸載過程中直線

3、型屈曲模式轉(zhuǎn)化為電話線型屈曲，后轉(zhuǎn)化為泡狀屈曲。
　　依據(jù)薄膜Euler失穩(wěn)的理論，對含過渡層薄膜產(chǎn)生脫粘屈曲的能量釋放率進(jìn)行理論求解，并將能量釋放率進(jìn)行歸一化處理。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對薄膜的歸一化能量釋放率進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，探究規(guī)律：當(dāng)歸一化能量釋放率值相等時(shí)，過渡層薄膜的厚度越厚，基底的應(yīng)變值越小，即基底所受應(yīng)力值越小。還對對含過渡層薄膜受壓縮載荷條件下，分析應(yīng)力傳遞規(guī)律，求出薄膜表面的切應(yīng)力，分析切應(yīng)力對薄膜脫粘的影響。