多場耦合層合結(jié)構若干力學問題研究.pdf

1、薄膜/基底結(jié)構在柔性電子器件、電子封裝以及微/納電子機械系統(tǒng)等集成系統(tǒng)中有著廣泛的應用。在生產(chǎn)封裝過程中，由于薄膜與基底的熱學和力學參量失配引起的殘余應力使結(jié)構產(chǎn)生變形和缺陷，這些變形和缺陷直接影響到系統(tǒng)的性能和壽命。精確地分析計算薄膜/基底結(jié)構中的殘余應力一直以來是工程和理論界所關注的焦點。
　　針對兩層及三層彈性薄膜/基底結(jié)構，基于Euler-Bernoulli梁理論，利用“Newmark模型”考察層間非完美界面，給出了由溫度

2、變化引起的殘余應力、結(jié)構撓度及曲率和界面剪切應力及剝離應力的閉合形式解析解，建立了非完美界面的修正Stoney公式，將結(jié)果分析退化并與經(jīng)典結(jié)果進行了比較。
　　利用狀態(tài)空間理論分析多層彈性薄膜/基底結(jié)構，建立了多層結(jié)構的狀態(tài)空間方程，得到了由溫度變化產(chǎn)生的殘余應力、結(jié)構變形和界面剪切應力的解析解，并進行了分析計算。
　　基于修正偶應力理論建立了能反映尺寸效應的Euler-Bernoulli梁理論，并用以分析了兩層薄膜/基底結(jié)

3、構，給出了修正偶應力理論框架下的Stoney公式，并推導了完美界面和非完美界面情形下具有尺寸效應的結(jié)構曲率和殘余應力的解析解。利用狀態(tài)空間理論對考慮尺寸效應的多層薄膜/基底結(jié)構的熱響應進行了分析，給出了非完美界面時多層結(jié)構的狀態(tài)方程及其解，分析表明尺寸效應和界面效應對小尺寸結(jié)構的殘余應力和結(jié)構變形有著重要的影響。
　　針對兩層壓電薄膜/基底結(jié)構，建立了完美界面和非完美界面兩種情況下薄膜應力和結(jié)構曲率的解析解。給出了多場耦合作用時磁

4、-電-彈層合結(jié)構的狀態(tài)空間列式，討論了外加電場、磁場以及環(huán)境溫度變化對殘余應力和結(jié)構撓度的影響。
　　研究了考慮層間剪切效應的多層石墨烯納米條帶的靜力彎曲問題，利用Newmark梁理論得到了考慮石墨烯面內(nèi)延展性時懸臂梁彎曲問題的解析解，對比分子動力學模擬結(jié)果顯示，面內(nèi)延展性對多層石墨烯結(jié)構的連續(xù)力學模型有著重要的影響。利用狀態(tài)空間法研究了多層石墨烯納米條帶的自由振動問題，得到了不同邊界條件下的頻散關系和相應的振動模態(tài)，考察了多層石