Wrinkling of a homogeneous thin solid film deposited on a functionally graded substrate

Masoud Noroozi

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자료유형: 학술저널

저자정보: Masoud Noroozi (Islamic Azad University)

저널정보: 국제구조공학회 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Journal Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Journal Vol.74 No.2

발행연도: 2020.1

수록면: 215 - 225 (11page)

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Thin films easily wrinkle under compressive loading due to their small bending stiffness resulting from their tiny thickness. For a thin film deposited on a functionally graded substrate with non–uniform stiffness exponentially changes along the length span in this paper, the uniaxial wrinkling problem is solved analytically in terms of hyper–Bessel functions. For infinite, semi–infinite and finite length systems the wrinkling load and wrinkling wavenumber are determined and compared with those in literature. In comparison with a homogeneous substrate–bounded film in which the wrinkling pattern is uniform along the length span, for a functionally graded substrate–film system the wrinkles accumulate around the softer location of the functionally graded substrate. Therefore, the effective length of the film influenced by the wrinkles decreases, the amplitude of the wrinkles on softer regions of the functionally graded substrate grows and the wrinkling load of the functionally graded substrates with higher softening rate decreases more. The results of the current research are expected to be useful in science and technology of thin films and wrinkling of the structures especially living tissues.

#thin film #substrate #wrinkling #functionally graded materials #hypergeometric function

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Aberle, A. G. / 2009 / Thin-film solar cells / Thin Solid Films 517(17):4706~4710

Allen, H. G. / 1969 / Analysis and Design of Structural Sandwich Panels / Pergamon Press

Amar, M. B. / 2017 / Mimicking cortex convolutions through the wrinkling of growing soft bilayers / J. Elasticity 129(1-2):213~238

Birman, V. / 2004 / Wrinkling of composite-facing sandwich panels under biaxial loading / J. Sandw. Struct. Mater 6(3):217~237

Cao, Y. P. / 2012 / Buckling and post-buckling of a stiff film resting on an elastic graded substrate / Int. J. Solids Struct 49(13):1656~1664

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