具有横向曲率的液晶弹性体条带的降维非线性弹性模型
软凝聚态物质
2023-10-24 v1 偏微分方程分析
摘要
液晶弹性体（LCEs）是对光和热等多种外部刺激具有可编程响应的活性材料，因而备受关注。当暴露于这些刺激时，材料响应的各向异性由向列指向矢控制，该连续介质参数定义为液晶相中介晶的平均局部取向。该向列指向矢可被编程为空间异质，创造出广阔的设计空间，适用于从人造韧带到可展开结构再到自组装机制的应用。即使专用于细长的 LCE 条带——本工作的重点——广阔的设计空间仍需借助数值模拟以辅助实验发现。为降低完整三维数值模拟的计算开销，已开发出若干针对 LCE 条带的降维杆与 ribbon 模型，但这些模型未考虑初始横向曲率的可能性，如木工卷尺弹簧。受近期实验表明横向弯曲 LCE 条带呈现丰富构型的启发，本文推导了针对预弯曲 LCE 条带的一维降维模型。该一维模型通过与完整三维有限元计算对比得到验证，并表明其能捕捉激活 LCE 条带中的实验观测，包括类卷尺弹簧的局部化现象。
引用
@article{arxiv.2310.14980,
title = {A Dimensionally-Reduced Nonlinear Elasticity Model for Liquid Crystal Elastomer Strips with Transverse Curvature},
author = {Kevin LoGrande and M. Ravi Shankar and Kaushik Dayal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.14980},
year = {2023}
}