热力耦合作用下柔性硅基太阳能电池板层合结构的力学性能研究

)：柔性硅基太阳能电池板不仅保留了传统的硅基太阳能电池能量转换率高的特点，且具有质量轻、成本低、可伸缩等显著优势，可应用于表面形状复杂的结构，具有广阔的发展前景。随着柔性硅基太阳能电池的蓬勃发展，复杂载荷作用下柔性太阳能电池板层合结构的力学性能、温度变化造成的热应力、结构大变形对该结构力学性能的影响、温度对柔性基体材料性质的影响与相应的结构响应、以及结构优化设计等方面已成为亟需研究的重要问题。本项目旨在通过理论、实验和数值模拟相结合的方法，建立柔性硅基太阳能电池板层合结构的力学分析模型，研究热力耦合作用下结构的力学性能，考虑小变形大转动情况，获得准确的位移、应力、应变场；建立考虑温度效应的柔性基体材料本构模型并研究其对结构力学性能的影响，在此基础上提出柔性硅基太阳能电池板的新型结构设计方案。本课题的研究也可为具有广泛应用前景的柔性电子器件提供理论支持，具有重要的理论和应用价值。

柔性硅基太阳能电池板不仅保留了传统的硅基太阳能电池能量转换率高的特点，且具有质量轻、成本低、可伸缩等显著优势，可应用于表面形状复杂的结构，具有广阔的发展前景。围绕着柔性硅基太阳能电池板力学性能的相关问题，建立了分段线性函数、分段多项式函数、高阶勒让德位移函数等一系列的力学模型，利用虚功原理和广义变分原理，研究了柔性硅基太阳能电池板典型周期性岛桥结构在机械载荷作用、温度载荷下、热力耦合以及其在工作状态下（铺设在不同曲率物体表面）的应力分布，分析了可能的危险位置与失效形式；对于在弹性基体施加预应实现其大柔性的失稳模式进行了理论与实验研究，讨论了不同失稳形式的转变条件；最后对于基于形状记忆聚合物的硅膜失稳进行了初步研究，探讨了利用其实现柔性电子结构的可行性。