Аналіз застосовності наближених підходів до визначення критичних деформацій зморщування тонкої плівки на напівобмеженій підкладці
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2025.02.042Ключові слова:
тонка плівка, зморщування, поверхнева нестійкість, бішар, високоеластичний матеріалАнотація
Із застосуванням співвідношень лінеаризованої теорії стійкості деформівних тіл досліджено задачу плоскої деформації про формування зморшок на поверхні бішарової системи під час її стискання вздовж межі поділу середовищ. Матеріали бішарової системи, що складається з напівобмеженої підкладки, яка вкрита тонкою більш жорсткою, ніж підкладка, плівкою, вважаються високоеластичними з довільною структурою їх пружних потенціалів. Для визначення критичних деформацій, що відповідають початку зморщування, та критичних значень довжин хвиль відповідну крайову задачу, сформульовану в термінах потенціальних гармонічних функцій, зведено до розв’язання трансцендентного рівняння, яке досліджується чисельно. Отримані критичні значення порівнюються з аналогічними значеннями, одержаними з використанням відомих наближених формул.
Завантаження
Посилання
Schultheisz, C. R. & Waas, A. M. (1996). Compressive failure of composites, part I: Testing and micromechanical theories. Prog. Aerosp. Sci., 32, No. 1, pp. 1-42. https://doi.org/10.1016/0376-0421(94)00002-3
Waas, A. M. & Schultheisz, C. R. (1996). Compressive failure of composites, part II: Experimental studies. Prog. Aerosp. Sci., 32, No. 1, pp. 43-78. https://doi.org/10.1016/0376-0421(94)00003-4
Guz, A. N. (2008). Fundamentals of the fracture mechanics of compressed composites. Kyiv: Litera (in Russian).
Groenewold, J. (2001). Wrinkling of plates coupled with soft elastic media. Physica A: Stat. Mech. Appl., 298, No. 1-2, pp. 32-45. https://doi.org/10.1016/S0378-4371(01)00209-6
Nikravesh, S., Ryu, D. & Shen, Y.-L. (2020). Instabilities of thin films on a compliant substrate: Direct numerical simulations from surface wrinkling to global buckling. Sci. Rep., 10, 5728. https://doi.org/10.1038/s41598-020- 62600-z
Li, M. & Sun, B. (2022). Post-buckling behaviors of thin-film soft-substrate bilayers with finite-thickness substrate. Sci. Rep., 12, 4074. https://doi.org/10.1038/s41598-022-08136-w
Rosset, S. & Shea, H. R. (2013). Flexible and stretchable electrodes for dielectric elastomer actuators. Appl. Phys. A., 110, pp. 281-307. https://doi.org/10.1007/s00339-012-7402-8
Hines, L., Petersen, K., Lum, G. Z. & Sitti, M. (2017). Soft actuators for small-scale robotics. Adv. Mater., 29, No. 13, 1603483. https://doi.org/10.1002/adma.201603483
Ji, Q., Zhang, C., Qi, X., Li, R., Hu, X., Guo, L. J. & Yang, T. (2018). Enhancing the efficiencies of organic photovoltaic and organic light-emitting diode devices by regular nano-wrinkle patterns. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.), 23, pp. 45-51. https://doi.org/10.1007/s12204-018-1908-y
Dimmock, R. L., Wang, X., Fu, Y., El Haj, A. J. & Yang, Y. (2020). Biomedical applications of wrinkling polymers. Recent Prog. Mater., 2, No. 1, 005. https://doi.org/10.21926/rpm.2001005
Allen, H. G. (1969). Analysis and design of structural sandwich panels. Oxford: Pergamon Press. https://doi. org/10.1016/C2013-0-02134-2
Biot, M. A. (1965). Mechanics of incremental deformation. New York: John Wiley & Sons.
Mei, H., Landis, C. M. & Huang, R. (2011). Concomitant wrinkling and buckle-delamination of elastic thin films on compliant substrates. Mech. Mater., 43, No. 11, pp. 627-642. https://doi.org/10.1016/j. mechmat.2011.08.003
Guz, A. N. (2014). Establishing the foundations of the mechanics of fracture of materials compressed along cracks (review). Int. Appl. Mech., 50, No. 1, pp. 1-57. https://doi.org/10.1007/s10778-014-0609-y
Stewart, P. S., Waters, S. L., El Sayed, T., Vella, D. & Goriely, A. (2016). Wrinkling, creasing, and folding in fiber- reinforced soft tissues. Extreme Mech. Lett., 8, pp. 22-29. https://doi.org/10.1016/j.eml.2015.10.005
Guz, A. N. (1999). Fundamentals of the three-dimensional theory of stability of deformable bodies. Berlin, Heidelberg, New York: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-540-69633-9
Kipnis, A. L. (2024). Surface stability of a piecewise homogeneous half-plane under compression along a rectilinear interface under different conditions of connection of body elements. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr., No. 5, pp. 62-74 (in Ukrainian) https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.05.062
Guz, A. N., Bogdanov, V. L. & Nazarenko, V. M. (2020). Two-dimensional problems on the fracture of bodies under compression along cracks. In Fracture of materials under compression along cracks (pp. 149-248). Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51814-1_3
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
