对角受拉方膜褶皱变形幅值的理论预测及实验验证

柔性薄膜结构广泛应用于航天飞行器的关键部件.形面平整度是影响薄膜结构性能的主要因素之一.褶皱幅值是评价薄膜反射面天线形面平整度的重要指标.褶皱幅值的大小与垂直于褶皱方向的横向应变密切相关.本文基于薄板稳定性理论,针对对角受拉方形薄膜建立了一个能够准确预测其褶皱变形幅值的理论模型.该模型考虑了横向拉伸力对薄膜变形的影响,将垂直于褶皱方向的位移分解为由泊松效应造成的横向收缩位移、由面外变形造成的褶皱位移以及由横向拉伸力造成的拉伸位移三个部分,重新推导了褶皱幅值的理论公式.基于数字图像相关技术,对受拉方形薄膜进行了散斑实验测试.利用双目视觉三维测量系统,测量了方形薄膜的三维位移场,获得了薄膜的三维变形形貌和褶皱波形图,研究了褶皱幅值与拉伸载荷之间的非线性关系.与已有理论模型相比,该模型进一步提高了褶皱幅值的计算精度,与实验结果吻合良好.本文呈现的理论研究可为精确数值模型的建立及算法实现提供有意义的指导.     

三维纳米液膜沉积结构的模拟研究

基于三维动力学蒙特卡罗模型,再现了纳米液膜干燥后形成的双尺度沉积结构,探究了液体化学势、纳米粒子移动速率、液体临界蒸发率以及化学势锐度等参数对纳米液膜沉积结构的影响。结果表明,纳米液膜干燥时,液膜中的纳米粒子随着三相线移动自组装形成各种各样的沉积结构沉积在基板上。纳米液膜蒸发过程中,当液体蒸发达到临界蒸发率时液体化学势将发生突变,使其形成两种沉积结构。随液体初始化学势的增大,沉积结构逐渐变为均匀分布的密集网状结构。液体临界蒸发率越小,液体化学势突变后形成的沉积结构越明显。纳米粒子的移动速率越快,沉积结构中的枝状结构越少。化学势锐度对双尺度沉积结构的差异有很大的影响,锐度越大,两种沉积结构的差异越大。     

纳米流体液膜蒸发自组装双尺度沉积结构三维模拟

纳米流体液膜在自然状态下蒸发干燥后除了形成单一尺度的网状连续结构、枝状分形结构以及微尺寸环结构等沉积结构,还会形成双尺度细胞网络沉积结构和双尺度纳米粒子环状沉积结构.为了更直观地研究纳米流体液膜双尺度沉积结构的形成机理,本文在二维动力学蒙特卡罗模型的基础上,建立了三维动力学蒙特卡罗模型,并加入了耦合溶剂蒸发率的动态化学势,成功模拟出了双尺度细胞网络沉积结构和双尺度纳米粒子环状沉积结构,并讨论了动态化学势中化学势锐度与流体临界蒸发率对纳米流体液膜蒸发自组装双尺度沉积结构的影响.模拟结果与文献中的实验结果吻合良好.     

对角受拉方膜褶皱变形幅值的理论预测及实验验证

柔性薄膜结构广泛应用于航天飞行器的关键部件.形面平整度是影响薄膜结构性能的主要因素之一.褶皱幅值是评价薄膜反射面天线形面平整度的重要指标.褶皱幅值的大小与垂直于褶皱方向的横向应变密切相关.本文基于薄板稳定性理论,针对对角受拉方形薄膜建立了一个能够准确预测其褶皱变形幅值的理论模型.该模型考虑了横向拉伸力对薄膜变形的影响,将垂直于褶皱方向的位移分解为由泊松效应造成的横向收缩位移、由面外变形造成的褶皱位移以及由横向拉伸力造成的拉伸位移三个部分,重新推导了褶皱幅值的理论公式. 基于数字图像相关技术,对受拉方形薄膜进行了散斑实验测试. 利用双目视觉三维测量系统,测量了方形薄膜的三维位移场, 获得了薄膜的三维变形形貌和褶皱波形图,研究了褶皱幅值与拉伸载荷之间的非线性关系. 与已有理论模型相比,该模型进一步提高了褶皱幅值的计算精度, 与实验结果吻合良好.本文呈现的理论研究可为精确数值模型的建立及算法实现提供有意义的指导.