研究目的
基于修正应变梯度理论,研究Winkler-Pasternak弹性地基上尺寸依赖型有机太阳能电池(OSC)的静弯曲与自由振动特性。
研究成果
研究表明,由于忽略了高阶梯度张量,经典板理论(CPT)会高估振荡器的静态挠度并低估其固有频率。修正应变梯度理论(MSGT)通过引入额外的膨胀梯度和偏斜拉伸梯度张量,更准确地捕捉了振荡器的尺寸依赖特性。尺寸效应导致振荡器刚度增加,从而降低挠度并提高固有频率??砗癖榷哉竦雌骶蔡淝妥杂烧穸形挠跋毂瘸ず癖雀灾5曰】墒游档驼竦雌髂佣群吞岣咂涔逃衅德实挠行Х椒?。Pasternak系数比Winkler系数具有更高效的作用。增加活性层厚度会使固有频率呈下降趋势,而振荡器的功率转换效率(PCE)则呈现非线性变化。
研究不足
该研究未明确说明所使用的实验设备和材料,因其属于理论分析。由于所考虑模型缺乏可用实验数据,材料长度尺度参数假设为l0 = l1 = l2 = l = 15μm。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用改进的应变梯度理论(MSGT)和精细化剪切变形板理论分析OSC的静态弯曲与自由振动。通过建立多尺度适用板分析框架处理宏观与微观板结构,引入三个长度尺度参数以捕捉OSC的尺寸效应。当将两个或三个长度尺度参数设为零时,该模型可退化为改进的偶应力理论(MCST)和经典板理论(CPT)。
2:样本选择与数据来源:
OSC模型由五层材料构成,即铝(Al)、P3HT:PCBM、PEDOT:PSS、ITO和玻璃。假设各层均为各向同性且与相邻层完全粘结。
3:实验设备与材料清单:
因属理论分析研究,未明确具体实验设备及材料。
4:实验流程与操作步骤:
基于哈密顿原理推导控制方程及相应边界条件,采用Navier型解法求解简支OSC的控制方程。
5:数据分析方法:
通过大量数值实验验证所提方法的准确性,阐明几何构型与弹性地基参数对静态弯曲及自由振动特性的影响。
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