Húzott, rugalmas filmek ráncosodása: egy elméleti előrejelzés kísérleti igazolása
Vékony filmek mechanikai viselkedésével számtalan, a közelmúltban megjelent publikáció foglalkozik (például [1,2]). Dolgozatomban a két végén befogott, vékony, rugalmas filmek húzás hatására kialakuló ráncosodását vizsgáltam kísérleti és numerikus úton. A jelenség modellezésére eddig a Kármán Tódortól származó, nagy lehajlású, vékony lemezek elméletét [3] használták. Az elmélet a nagy alakváltozás feltételezése miatt (geometriai értelemben) nemlineáris, azonban alkalmazhatóságának korlátot szab, hogy csak kis nyúlásokat enged meg. A Kármán-féle elmélet szerint az elegendően vékony film kismértékű húzásánál kialakuló ráncos mintázat - függetlenül a további nyújtás mértéktől - mindig stabil. Egy friss publikáció [4] ezzel szemben egy, a film vastagságától és oldalarányaitól függő kritikus nyúlás felett a ráncok eltűnését és a síkbeli (triviális) megoldás újbóli stabilitását jósolja, a Kármán-féle elmélet nagy nyúlásokra kiterjesztett változata alapján. Dolgozatom témája ezen előrejelzés kísérleti igazolása, továbbá a kísérletek során meghatározott kritikus nyúlások összevetése a klasszikus, Kármán és a nagy nyúlásokra kiterjesztett elméleteket egyaránt tartalmazó, új, nemlineáris véges elemes algoritmus eredményeivel.
[1] Cerda, E., Mahadevan, L.: Geometry and physics of wrinkling. Phys. Rev. Lett. 90, 1–4 (2003)
[2] Nayyar, V., Ravi-Chandar, K., Huang, R.: Stretch-induced stress patterns and wrinkles in hyperelastic thin sheets. Int. J. Solids Struct. 48, 3471–3483 (2011)
[3] P. Howell, G. Kozyreff, J. Ockendon: Applied Solid Mechanics University Press, Cambridge, 2009.
[4] Timothy J. Healey, Qingdu Li, Ron-Bin Cheng: Wrinkling Behavior of Highly Stretched Rectangular Elastic Films via Parametric Global Bifurcation. Non- linear Science, 2013.
[5] Bojtár Imre, Gáspár Zsolt: Végeselemmódszer építőmérnököknek. TERC, Budapest, 2003.
A kísérleti vizsgálatokhoz használt ZWICK Z150 törőgépet a TÁMOP 4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002 pályázat biztosította.
