塑性材料

表征和模拟 Kapton 聚酰亚胺薄膜中折痕的粘塑性行为

我们探索了矩形 Kapton 薄膜上单个折痕的粘塑性行为，Kapton 薄膜是几种受折纸启发的薄纱空间结构设计中最基本的构建块。这是折痕薄膜机械行为中经常被忽视的一个组成部分，它会影响部署动力学和可重复性。首先，我们展示了一些实验，这些实验突出了 Kapton 的粘性特性对折痕产生过程的影响，以及折痕的平衡角度如何由塑性和粘度的组合决定。作为实验的一部分，我们建立了一个强大的实验程序，能够创建可重复的折痕。然后，我们将之前的建模工作扩展到一种简单的粘塑性材料中，该材料结合了标准线性模型和摩擦元素来模拟永久变形。使用一系列 Kapton 松弛测试校准材料模型。然后，我们使用它来模拟我们的折痕实验，使用商用有限元包中的 1D 梁元素。尽管定量差异仍然很大，但我们的分析能够捕捉到实验中观察到的趋势。我们的结果强调需要对聚合物薄膜的粘塑性进行进一步的实验和建模。