多場耦合層合結(jié)構(gòu)若干力學(xué)問題研究.pdf

1、薄膜/基底結(jié)構(gòu)在柔性電子器件、電子封裝以及微/納電子機械系統(tǒng)等集成系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)封裝過程中，由于薄膜與基底的熱學(xué)和力學(xué)參量失配引起的殘余應(yīng)力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形和缺陷，這些變形和缺陷直接影響到系統(tǒng)的性能和壽命。精確地分析計算薄膜/基底結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力一直以來是工程和理論界所關(guān)注的焦點。
　　針對兩層及三層彈性薄膜/基底結(jié)構(gòu)，基于Euler-Bernoulli梁理論，利用“Newmark模型”考察層間非完美界面，給出了由溫度

2、變化引起的殘余應(yīng)力、結(jié)構(gòu)撓度及曲率和界面剪切應(yīng)力及剝離應(yīng)力的閉合形式解析解，建立了非完美界面的修正Stoney公式，將結(jié)果分析退化并與經(jīng)典結(jié)果進(jìn)行了比較。
　　利用狀態(tài)空間理論分析多層彈性薄膜/基底結(jié)構(gòu)，建立了多層結(jié)構(gòu)的狀態(tài)空間方程，得到了由溫度變化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形和界面剪切應(yīng)力的解析解，并進(jìn)行了分析計算。
　　基于修正偶應(yīng)力理論建立了能反映尺寸效應(yīng)的Euler-Bernoulli梁理論，并用以分析了兩層薄膜/基底結(jié)

3、構(gòu)，給出了修正偶應(yīng)力理論框架下的Stoney公式，并推導(dǎo)了完美界面和非完美界面情形下具有尺寸效應(yīng)的結(jié)構(gòu)曲率和殘余應(yīng)力的解析解。利用狀態(tài)空間理論對考慮尺寸效應(yīng)的多層薄膜/基底結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)進(jìn)行了分析，給出了非完美界面時多層結(jié)構(gòu)的狀態(tài)方程及其解，分析表明尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)對小尺寸結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和結(jié)構(gòu)變形有著重要的影響。
　　針對兩層壓電薄膜/基底結(jié)構(gòu)，建立了完美界面和非完美界面兩種情況下薄膜應(yīng)力和結(jié)構(gòu)曲率的解析解。給出了多場耦合作用時磁

4、-電-彈層合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)空間列式，討論了外加電場、磁場以及環(huán)境溫度變化對殘余應(yīng)力和結(jié)構(gòu)撓度的影響。
　　研究了考慮層間剪切效應(yīng)的多層石墨烯納米條帶的靜力彎曲問題，利用Newmark梁理論得到了考慮石墨烯面內(nèi)延展性時懸臂梁彎曲問題的解析解，對比分子動力學(xué)模擬結(jié)果顯示，面內(nèi)延展性對多層石墨烯結(jié)構(gòu)的連續(xù)力學(xué)模型有著重要的影響。利用狀態(tài)空間法研究了多層石墨烯納米條帶的自由振動問題，得到了不同邊界條件下的頻散關(guān)系和相應(yīng)的振動模態(tài)，考察了多層石