柔性电子系统中岛-桥结构的力学行为分析与数值模拟

摘要

柔性电子器件采用柔性基底以及新型的材料和结构，这使电子器件具有很好的延展性和柔性，在医疗器械、能量收集、传感、国防等领域具有广泛应用前景。柔性电子器件具有与传统电子器件无法比拟的优点，它可以承受很大的力学变形而保持电学性能不发生变化。对柔性电子器件的力学分析可以为柔性电子器件的设计以及力学失效提供理论基础，对柔性电子器件的发展具有重大的意义。
　　本文对柔性电子器件中常用的岛-桥结构的力学行为进行理论分析和有限元模拟。首先，通过对实际柔性电子器件中的岛-桥结构进行简化，建立其力学模型进行理论求解，分别基于梁理论和板理论对岛-桥结构在基底预应变释放后的力学行为进行了分析，得出了变形后桥中点处的最大位移，并分析比较了两种理论的优劣势。其次，对岛-桥结构的二维简化模型进行了有限元模拟，分别探讨了位移载荷、岛-桥结构弹性模量、基底与岛-桥结构厚度比以及基底中预拉伸应变大小对岛-桥结构变形的影响，通过拟合得出了相关的最佳参数，并与理论分析的结果进行了比较，验证了理论分析的结果。最后，对岛-桥结构的变形进行了三维有限元模拟，探讨了岛-桥结构在受载过程中的变形机理，利用重启动分析技术研究了基底中预拉伸载荷对岛-桥结构变形的影响，并将三维的模拟结果与二维结果进行了对比，分析了二者结果之间产生差异的原因。本文的分析结果对柔性电子器件结构的设计和优化具有一定的理论和实际意义。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 柔性电子器件

1.2.1 柔性电子器件简介

1.2.2 提高电子器件柔性的方法

1.3 柔性电子器件及其力学行为的发展概况

1.3.1 柔性电子器件的发展

1.3.2 柔性电子器件的力学行为

1.3.3 国内外研究进展的分析

1.4 本文的主要研究内容

第2章 岛-桥结构力学行为的理论分析

2.1 引言

2.2 岛-桥结构模型

2.3 基于梁理论的岛-桥结构理论分析

2.3.1 梁理论模型的建立

2.3.2 梁模型的理论分析

2.4 基于板理论的岛-桥结构理论分析

2.5 梁理论与板理论的比较

2.6 本章小结

第3章 岛-桥结构的二维有限元模拟

3.1 引言

3.2 有限元模型的建立

3.2.1 模型的建立

3.2.2 模型网格与约束条件

3.3 位移载荷对变形的影响

3.4 岛-桥结构弹性模量对变形的影响

3.5 基底与岛-桥结构厚度比对结构变形的影响

3.6 预应变对结构变形的影响

3.7 本章小结

第4章 岛-桥结构的三维有限元模拟

4.1 引言

4.2 三维有限元模型的建立

4.3 压缩载荷下的力学行为

4.4 预应变对结构变形的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢