Formation de rides induites par compression vs tension sur des structures de film mince : simulations numériques tridimensionnelles

Le développement de rides à la surface des films minces liés à des substrats souples est reconnu comme une forme d'instabilité mécanique. Alors que ce comportement de formation de rides est largement étudié lorsque le film mince est soumis à une compression directe, beaucoup moins d'attention a été portée à la prédiction de la formation de rides causée par la tension et les déformations cycliques de compression-tension. Ce travail se concentre sur les rides induites par compression vs tension en utilisant un film polymère relativement rigide sur un substrat élastomère comme système modèle. Les observations expérimentales montrent que les rides parallèles formées lors de la compression unidirectionnelle disparaissent progressivement sous chargement inverse. Lorsque la structure du film mince est tirée en tension, un nouvel ensemble de rides parallèles dans la direction perpendiculaire se développe. Les rides induites par la tension sont causées par un décalage du coefficient de Poisson entre le film et le substrat, ce qui génère une compression latérale dans le film. Grâce à la technique d'imperfection intégrée dans la modélisation par éléments finis tridimensionnelle (3D), nous illustrons que ce type de transition de ride peut être simulé de manière fluide. Avec l'hypothèse d'élasticité linéaire, la réponse globale charge-déplacement et l'évolution des rides sont réversibles. Les conditions de chargement tension-après-compression et tension directe conduisent exactement à la même réponse matérielle, y compris l'instabilité de déformation. Des analyses complémentaires sur les effets du module du film et du coefficient de Poisson sont réalisées, avec une mise en contraste des différences de comportement de formation de rides sous chargements compressifs et tensiles.