박막 구조의 압축 대 인장 유발 주름 형성: 3차원 수치 시뮬레이션

연성 기판에 접합된 박막 표면의 주름 형성은 기계적 불안정성의 한 형태로 인식됩니다. 박막이 직접적인 압축을 받을 때 이러한 주름 현상은 널리 연구되어 왔으나, 인장 및 주기적인 압축-인장 변형에 의해 주름이 형성되는 예측에 대해서는 상대적으로 적은 관심이 있었습니다. 본 연구는 탄성 기판 위에 비교적 단단한 고분자 박막을 모델 시스템으로 하여 압축과 인장에 따른 주름 형성에 중점을 둡니다. 실험 관찰 결과, 일방향 압축 동안 형성된 평행 주름은 역방향 하중 시 점차 소멸합니다. 박막 구조가 인장으로 당겨질 때, 수직 방향으로 새로운 평행 주름 세트가 발생합니다. 인장 유발 주름은 박막과 기판 간의 푸아송 비 불일치로 인해 박막 내에서 발생하는 측면 압축 때문입니다. 3차원 유한요소 모델링에서 임베디드 결함 기법을 통해 이러한 주름 전환 유형을 원활하게 시뮬레이션 할 수 있음을 보여줍니다. 선형 탄성 가정을 적용하면 하중-변위 반응 및 주름의 진화가 가역적임을 확인할 수 있습니다. 압축 후 인장 및 직접 인장 하중 조건에서 물질의 반응, 포함하여 변형 불안정성, 이 동일하게 나타납니다. 박막 탄성 계수와 푸아송 비 영향에 대한 추가 분석이 수행되었으며, 압축 및 인장 하중 하에서 주름 형성 거동의 차이가 대조적으로 나타났습니다.