基于數(shù)字散斑的柔性薄膜界面結(jié)合強度研究(參考版)
2025-06-27 15:52本頁面
【正文】 shear strength。and application technology, Ministry of Education , Xiangtan University, Xiangtan 411105, China)Abstract: Digital speckle correlation method as a noncontact measurement method is widely used in small deformation measurements. In this paper, the interfacial bonding strength of copper /PVDF substrate film which is a kind of flexible laminar posite film is studied using digital speckle correlation method. when the film is suffered external force, the deformation between copper film and PVDF substrate is inconsistent. Taking advantage of this point, we give a continuous rising force under the PVDF substrate until the interface is destroyed. In this way, when the bonding is failure, we can calculate the shear strength stably distributing between kPa and kPa. Finite element analysis is also carried out using Abaqus software. The strain distribution and the interfacial strain changes with the destruction occuring are simulated. Finite element studies show a similar result and demonstrate the effectiveness of this experimental method.Keywords: flexible laminar posite film。通過檢測這種剪切破壞所產(chǎn)生的離面位移進而可以確定剪切破壞發(fā)生的時間和破壞區(qū)域面積大小。（3）有限元分析表明：由于硬質(zhì)薄膜的作用，限制了柔軟基底的變形，使柔軟基底變形區(qū)域縮小并集中于加壓面的根部。實驗結(jié)果表明：本文所提到的方法可以有效地測量柔性層狀復(fù)合薄膜界面間的剪切強度。當(dāng)壓強為1775 kPa時硬質(zhì)薄膜和柔性基底之間未分開，當(dāng)壓強升高為1800 kPa時硬質(zhì)薄膜和柔性基底的第一個結(jié)合點分開，壓強為2425 kPa時第三個結(jié)合點分開，并產(chǎn)生較大的離面位移，通過探測離面位移的變化便可確定剪切面的長度和范圍。（a）數(shù)值模擬一（b）數(shù)值模擬二圖8 真實應(yīng)變分布圖 the distribution of true strain圖9(a)到圖9(c)是圖8(a)中黑色方框區(qū)域隨加載壓強增大，真實應(yīng)變變化的局部放大圖。從圖中可以看出模擬一和模擬二的最大真實應(yīng)變均在加壓面的根部?？紤]到是平面應(yīng)變狀態(tài)，所選單元類型為四節(jié)點四邊形平面應(yīng)變減縮積分單元（CPE4R單元）進行應(yīng)力應(yīng)變分析，分析結(jié)果如圖8所示。數(shù)值模擬一（如圖7(a)所示）在數(shù)值模擬二（如圖7(b)所示） mm厚的硬質(zhì)薄膜，在柔性基底和硬質(zhì)薄膜之間的界面采用虛擬閉合裂紋技術(shù)（VCCT）分析裂紋擴展[15]，斷裂法則采用power law，指數(shù)均設(shè)為1，參考應(yīng)變能釋放率GⅠ=1，GⅡ=1，GⅢ=1。本文采用有限元分析軟件Abaqus ，該軟件是國際上最先進的有限元計算分析軟件之一，具有強大的計算和模擬性能[14]。 kPa之間，另外從A組實驗和B組實驗還可以分別看出變剪切面長度和變加壓區(qū)域L對實驗結(jié)果影響不大。圖6(b)是樣品A2剪切破壞前后離面高度變化曲線，剪切破壞前最大加載壓強為182 kPa， μm，剪切破壞后加載壓強下降為169 kPa， μm， mm，與實驗前測得的一致。由于沒有了硬質(zhì)薄膜的束縛，離面高度平面圖像形狀，如圖5(b)所示，和加壓孔的形狀基本一致。 μm最接近的離面三維形貌圖，如圖5(a)所示。通過比較圖4(b)和圖4(d)在剪切面處的離面高度變化，進而可以觀察并進一步準確得到剪切面長度。從圖4(a)中我們可以看到由于粘結(jié)在PVDF薄膜上的銅薄膜位于通油孔的中間，從而阻礙了中間的PVDF薄膜在油壓的作用下的拱起，進而使得通油孔上下兩邊的PVDF薄膜的拱起高度高于中間的PVDF薄膜的拱起高度，形成了類似“馬鞍”的形狀。 實驗結(jié)果與分析圖3(c)為樣品A1的加載壓強和加載時間曲線，壓強隨時間的延長而增大，但當(dāng)加載129 s時，壓強突然由396 kPa下降到361 kPa，之后又繼續(xù)上升。在室溫條件下放置20分鐘，待環(huán)氧樹脂固化后，將樣品放入薄膜材料鼓包測量儀中的樣品臺中，旋緊壓蓋片后，打開光源和步進電機開始實驗。將PVDF薄膜按圖3(b)所示選用氟材料專用快干粘結(jié)劑與鋼制基座粘結(jié)，使通油孔位于薄膜的中央。實驗前將鍍鉻的鋼制基座的表面用丙酮
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