聚二甲基硅氧烷基Fe_(10)Co_(90)褶皱薄膜表面形貌与静态磁性能

以施加20%的单轴拉伸预应变的超弹性聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基(衬)底,采用磁控溅射方法制备Ta缓冲层和Fe_(10)Co_(90)(FeCo)磁性薄膜。衬底预应变释放后,样品表现出周期性褶皱形貌。采用原子力显微镜、振动样品磁强计对FeCo样品的表面形貌和室温静态磁性进行表征,研究了其磁各向异性与表面形貌、机械拉伸应变的依赖关系。样品表面周期性褶皱形貌的波长、起伏度以及样品的单轴磁各向异性均随薄膜厚度的增大而增大。由于表面褶皱结构的应变释放作用,机械拉伸应变的施加基本不改变薄膜的磁各向异性,为制备保持性能不变的柔性磁电子器件提供一种有效的思路。

航天柔性展开结构技术及其应用研究进展

综述了航天柔性展开结构的技术特点及其在航天器中的研究应用情况,围绕航天柔性展开结构应用涉及的薄膜褶皱、充气张力结构的屈曲失稳、展开动力学、精度测试、刚化材料等关键理论和技术基础,评述了航天柔性结构技术应用中的关键问题及未来研究重点,最后给出了航天柔性展开结构技术的未来发展趋势。

褶皱发展对平面张拉薄膜屈曲后动力特性的影响

剪切位移荷载作用下,平面张拉薄膜经历缺陷、临界褶皱和宏观褶皱3种状态。该文依次分别对处于3种状态的薄膜进行自振特性分析,并明确了3种状态的划分原则。计入平面张拉薄膜的微小抗弯刚度,采用ANSYS/LS-DYNA中显式-隐式连续求解的方法对屈曲后薄膜的动力特性进行分析。依据忽略面外变形的理想模型自振特性分析结果,把平面张拉薄膜的振型划分为贯通振型和间断振型,贯通振型又划分为纵向贯通振型和横向贯通振型。研究结果表明:薄膜处于缺陷状态时,面外变形对薄膜自振特性的影响可以完全忽略,受主应力分布的影响,低阶振型中纵向贯通振型更易于出现,纵向贯通振型的波峰或波谷数量随着频率阶数的递增而规律递增。临界褶皱状态,薄膜的各阶频率均随剪切位移的增加而出现大幅波动,面外变形对薄膜振型的影响逐渐增大,横向贯通振型消失,纵向贯通振型的递增规律逐渐破坏;宏观褶皱状态,薄膜的各阶频率趋于稳定,其主应力分布及振型受面外变形的影响显著。

基于薄壳单元的膜材褶皱发展过程研究

考虑到柔性结构几何非线性的特点,采用显式动态分析方法,利用ansys/ls-dyna壳单元对张拉平面膜材褶皱的发展过程进行数值模拟和研究分析。把薄膜结构褶皱的整个发展过程划分为缺陷、微观褶皱和宏观褶皱3种状态,并给出每种状态的特点。选择带有不同初始缺陷的膜片进行加载分析,对每种状态进行了详细描述,且对初始缺陷在每种状态时的影响进行了对比。研究结果表明:把张拉平面膜材褶皱划分为3种状态可以更有效的衡量褶皱发展的程度,并可以方便的对处于特定状态的结构进行研究和描述。

基于向量式混合质点单元薄壳非线性分析方法的膜材褶皱形变模拟研究（英文）

研究目的:建立一种适用于理想膜结构可进行高精度褶皱形变模拟的稳定可靠的数值分析技术及方法。创新要点:根据薄壳理论,在向量式混合质点单元方法(VFPEM)薄膜计算理论的基础上,引入弯曲内力分析模型并与其进行组合,发展了一种能够描述膜材面外变形的新型非线性薄壳计算理论,同时给出了将其应用于褶皱形变模拟的关键求解技术。研究方法:1.针对薄壳计算模型中的弯曲内力,利用移动基础架构和逆向刚体运动的概念扣除刚体转动,在只含有节点独立转动自由度的单元变形坐标系下根据虚功原理和平衡条件进行计算;2.借助于薄壳非线性屈曲模拟方法,引入合理的初始扰动作为诱发理想平面膜材中形成褶皱的有效机制;3.采用拟动力显式数值积分技术求解质点运动方程,通过追踪质点平衡位置来获得稳态的褶皱构形。重要结论:采用本文模型和方法可以模拟薄膜结构在面内荷载作用下褶皱的分布模式、具体构形信息及应力状态,计算过程不存在收敛性困难,结果准确。