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Optimizing membrane-substrate buckling to control surface deformation pattern
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AI
DOI：10.1016/j.ijsolstr.2026.113898.png)
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摘要
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膜基结构屈曲可能导致其顶部表面出现复杂的变形模式。传统上，对这些模式的控制依赖于改变系统的材料或厚度比，这给设计灵活性带来了相当大的限制。受Winkler基础优化研究的启发，本研究提出了一种通过拓扑优化定制膜基屈曲模式的新框架。在该方法中，优化基底的内部材料分布以调整力学响应，同时采用过滤和投影技术以提高可制造性。对优化布局进行后处理可获得具有所需力学行为的物理可实现结构。一个二维案例研究表明，优化设计能够成功生成预期的变形模式，而无需修改材料属性或厚度比，从而实现对屈曲引起的表面形貌的精确控制。通过压缩下制造的原型进行的实验验证进一步证实，观察到的屈曲模式与目标模式高度吻合，凸显了所提方法的实际有效性。
Keyword:
Membrane-substrate system
Buckling mode
Finite element simulation
Topology optimization
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