有限元模拟

水凝胶和聚二甲基硅氧烷( PDMS )是相辅相成的，因为疏水的PDMS提供了更加稳定和刚性的基底，而富水水凝胶则具有显著的亲水性、生物相容性和与生物组织的相似性。以丙烯酰胺( AM )和烯丙基胺剥离的烯丙基ZrP ( AA-e-ZrP )为原料，通过原位自由基共聚反应，在功能化PDMS表面制备了透明可拉伸的共价键合PDMS -水凝胶双层( PHB )结构。AA‐e‐ZrP在聚合物凝胶网络中起到交联纳米片的作用。通过聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面的乙烯基与单体的加成反应，构建了共价键结构，使PDMS与水凝胶之间具有较强的界面结合力。通过在PHB结构上引入交联聚乙烯醇薄膜，形成了一个机械响应的皱纹表面，它抑制了透明变化的机械致色。实现了一个有限元模型来模拟皱纹形成过程。讨论了本研究结果对PHB与PDMS-水凝胶- PVA三层( PHPT )结构界面设计的启示。

直接织入智能纺织品的光纤应变传感器在可穿戴系统中发挥着重要作用。这些传感器需要很高的灵敏度来检测实际应用中的微妙应变。然而，传统的等直径光纤应变传感器轴向应变分布均匀，限制了传感器灵敏度的提高。为此，提出一种新的内部或外部结构设计策略，以显著提高光纤应变传感器的灵敏度。将用作模板的空心玻璃管与PDMS滴结合，制成直径定向增粗(内部设计)或附着于表面(外部设计)的聚二甲基硅氧烷( PDMS )微珠。纤维的结构改性显著影响传感性能。优化结构参数后，在25 %应变下，内外结构设计的最大规范系数达到123.1。综合分析表明，理想的方案是内部结构设计，其灵敏度高达110，在5 - 20 %的应变下，灵敏度提高了100 %。由于该接口具有足够的鲁棒性，即使在第800周期，光纤传感器仍然具有优异的稳定性能。形貌演化机制表明，电阻增大与峰宽和距离的增大，以及间隙的出现密切相关。基于有限元模拟，不同策略的量化有效贡献与改进后的灵敏度正相关。所提出的光纤应变传感器编织在二维网络结构中，具有良好的位移监测能力，便于十字路口的交通控制。

水凝胶和聚二甲基硅氧烷( PDMS )是相辅相成的，因为疏水的PDMS提供了更稳定、更刚性的基底，而富水水凝胶具有显著的亲水性、生物相容性和与生物组织的相似性。通过丙烯酰胺和烯丙胺剥离的ZrP ( AA-e-ZrP )在功能化的PDMS表面原位自由基共聚合，制备了透明、可伸展共价键合的PDMS-水凝胶双层( PHB )结构。AA - e - ZrP在聚合物凝胶网络中起到交联纳米片的作用。通过聚二甲基硅氧烷( PDMS )表面的乙烯基与单体的加成反应，构建了共价键结构，使PDMS与水凝胶之间具有较强的界面结合力。通过在PHB结构上引入交联聚乙烯醇薄膜，制备了具有机械响应性的褶皱表面，抑制了透明性的机械变色。实现了一个有限元模型来模拟皱纹形成过程。讨论了该结果对PHB和PDMS-水凝胶- PVA三层结构界面设计的意义。

冰积会对极地船只、海洋平台和其他海洋产业造成问题。了解冰与设备表面的界面脱粘行为具有重要意义。本工作利用接触力学和断裂力学，建立了一个力学模型来分析方形冰长方体与弹性涂层基底的界面脱粘行为。采用三维( 3D )有限元( FE )模拟界面脱粘进行法向和剪切分离。采用双线性内聚力区模型( CZM )模拟冰长方体与弹性涂层的界面。我们考察了弹性薄膜的弹性模量E对法向和剪切分离临界脱离力Fc的影响。结果表明，Fc随弹性膜弹性模量的增大而增大。当E超过一定水平时，Fc达到一个恒定值，然后保持稳定。最后，制备了一系列不同弹性模量的环氧/聚二甲基硅氧烷( PDMS )互穿聚合物网络( IPN )凝胶涂层。测定了涂层的冰拉伸和剪切结合强度( σice和τice )。结果与E时的数值模拟结果基本一致