局部加热驱动的光响应热弹性固体的非线性梁模型
经典物理
2026-05-28 v1 软凝聚态物质
摘要
采用渐近方法推导了具有空间局部热源的热弹性固体的几何非线性梁模型。该渐近简化基于将加热区域坍缩为一个点。在远离加热点处，控制方程简化为一对具有非线性冯·卡门应变的梁方程。局部热源的影响通过渐近一致的、在加热点处成立的跳跃条件来捕捉。该模型考虑了由纵向热膨胀引起的梁长度变化以及由横向热梯度产生的弯矩。该模型被用于研究由激光辐照引起局部加热的光响应水凝胶梁的光致驱动。考虑了两种加载情景。第一种假设梁端自由，导致加热时产生V形变形。给出了V形折叠角的解析表达式。第二种假设梁由于固支端条件而处于预屈曲构型。计算了导致光驱动突跳的临界条件。发现将激光偏离梁的中点会抑制突跳的发生。
引用
@article{arxiv.2605.28382,
title = {A nonlinear beam model for photoresponsive thermoelastic solids driven by localised heating},
author = {William T. Simpkins and Matteo Taffetani and Matthew G. Hennessy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.28382},
year = {2026}
}