[发明专利]膜基系统屈曲模拟的方法、设备、计算机设备和存储介质

说明书

本发明公开了膜基系统屈曲模拟的方法、设备、计算机设备和存储介质，其中，根据薄膜的初始特征矩阵和初始位移得到初始加速度，根据时间步长，得到积分常数，根据初始刚度特征矩阵和积分常数，得到t时刻的等效刚度矩阵，根据初始等效力特征矩阵、初始速度、积分常数和初始加速度得到t时刻的等效力向量，根据t时刻的等效刚度矩阵和t时刻的等效力向量，得到薄膜t时刻的位移增量，根据初始位移和t时刻的位移增量得到t时刻的位移，根据t时刻的位移增量、初始速度和初始加速度得到t时刻的加速度和t时刻的速度，解决了应用Green应变张量进行计算导致柔性电子器件的理论数值与实际情况偏差较大的问题，提高了柔性电子器件理论数值计算的准确度。

技术领域

本申请涉及薄膜技术领域，特别是涉及膜基系统屈曲模拟的方法、设备、计算机设备和存储介质。

背景技术

由刚性薄膜和柔性衬底组成的结构简称为膜基系统，图1是根据相关技术中膜基系统状态变化的示意图，在临界载荷作用下，该系统表面会由初始状态的平面表面向预应变释放状态和承受外力状态的波浪型表面转变，这种现象被称之为屈曲失稳，屈曲失稳是膜-基系统最主要的一种失效模式。Bowden等人利用膜基系统屈曲失稳这一特点，对薄膜的屈曲行为进行控制，在柔性基体上实现了刚性薄膜的良好周期性构型，该周期性构型结构尺度范围可以在100nm-100μm之间变化，即通过可控屈曲的方法实现了微纳尺度下的图形化。Bowden等人的这一创新型工作为膜基系统的应用提供了更多可能性，柔性电子技术(Flexible Electronic Technology，简称为FET)就是其中最重要的应用之一，使用传统高性能无机半导体材料，例如硅，通过创新性结构设计，可以实现电子元件的可延展性。

在相关技术中，由于柔性电子器件的特殊性，柔性电子器件的变形往往具有大位移、大转动、大应变等强烈的几何非线性特点，现有技术采用von Kármán应变或者Green应变张量来计算几何非线性的形变。虽然Green应变张量克服了Cauchy应变张量在变形体作纯转动时产生虚假应变这一缺点，但是Green应变张量限制了该计算方法在大位移和大转动问题中的应用，导致柔性电子器件在设计之初的理论数值分析结果与实际情况出现严重的偏差。

针对相关技术中，应用Green应变张量进行计算导致柔性电子器件的理论数值与实际情况偏差较大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中，应用Green应变张量进行计算导致柔性电子器件的理论数值与实际情况偏差较大的问题，本发明提供了膜基系统屈曲模拟的方法、设备、计算机设备和存储介质，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种膜基系统屈曲模拟的方法，所述方法包括：

获取薄膜屈曲的初始速度、初始特征矩阵和初始位移，根据所述初始特征矩阵和所述初始位移得到初始加速度，根据所述薄膜屈曲的时间步长，得到积分常数；

根据初始刚度特征矩阵和所述积分常数，得到t时刻的等效刚度矩阵，根据初始等效力特征矩阵、所述初始速度、所述积分常数和所述初始加速度得到t时刻的等效力向量；

根据所述t时刻的等效刚度矩阵和所述t时刻的等效力向量，得到所述薄膜t时刻的位移增量，根据所述初始位移和所述t时刻的位移增量得到所述t时刻的位移，根据所述t时刻的位移增量、所述初始速度和所述初始加速度得到t时刻的加速度，根据所述初始速度、所述初始加速度和所述t时刻的加速度得到t时刻的速度。

在其中一个实施例中，在所述得到t时刻的位移，得到t时刻的加速度和得到t时刻的速度之后，所述方法还包括：

根据所述时间步长、所述t时刻的位移、所述t时刻的加速度和所述t时刻的速度，得到t+△t时刻的位移、t+△t时刻的加速度和t+△t时刻的速度，其中，△t为时间步长；

在所述时间步长累积的时间段大于预设时间段的情况下，停止所述膜基系统屈曲的模拟。