三维有限元研究超弹性基底上薄膜的不稳定性

徐芳，库泽英，波蒂埃-费里，贝鲁埃塔

http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.06.007

文摘:

基于全非线性三维有限元模型，将薄膜的非线性壳公式与衬底的有限应变超弹性联系起来，研究了类橡胶柔性衬底上薄膜的空间图案形成。该模型采用渐近数值方法(ANM)作为鲁棒路径跟踪技术来预测其屈曲后演化路径上的一系列次级分支。采用自动微分(AD)，通过运算符重载来提高ANM实现的便利性，使人们能够以一种相当简单的方式引入各种超弹性势能函数。典型的后屈曲模式包括正弦和棋盘，可能有空间调制，局部化和边界效应。所提出的有限元程序允许通过从定量的角度考虑各种有限应变超弹性定律来准确地描述这些分岔肖像。包括折叠模式在内的三维不稳定模式的发生和演变将被强调。根据杨氏模量的刚度比，讨论了有限应变建模的必要性。

关键词:起皱;后屈曲;分岔;新虎克超弹性;路径跟踪技术;自动分化。