双稳态柔性机械超材料中固定临界性的反常尺寸效应
应用物理
2025-08-12 v4 软凝聚态物质
摘要
当结构变形由低能变形模式主导时，结构在小尺寸下会随着尺寸（单元数量）的增加而硬化。这种反常行为最终会随着有限结构衰减长度收敛到一个与尺寸无关的特征量而消失，但该反常行为消失的具体临界点仍无法被准确且简洁地描述。在此，我们在双稳态链的两种稳态下，观察到了具有恒定和振荡临界性（非均匀变形比例）的反常尺寸效应，这两种临界性恰好区分了刚度变化的递增和递减区间。由于两种稳态之间隐含的对称性，它们是相互关联的；另一方面，由于两种稳态下相反的叠加模式，它们又有所区别。具体而言，恒定临界性对应于通过竞争机制实现的反常尺寸效应，而振荡临界性揭示了通过新机制（抵消机制）实现的反常尺寸效应。在通过抵消机制实现的反常尺寸效应中，由完全抵消的变形产生的奇异特性使其非常鲁棒。这种鲁棒性体现在该反常效应不再局限于线性小变形，而是在非线性大变形中仍能稳定观察到。我们的研究在定量水平上重新诠释了反常尺寸效应，所提出的抵消机制扩展了该反常效应的可能应用范围。
引用
@article{arxiv.2401.00187,
title = {Anomalous size effects with fixed criticality in bistable flexible mechanical metamaterials},
author = {Zehuan Tang and Tingfeng Ma and Boyue Su and Qing Xia and Pengfei Kang and Bowei Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.00187},
year = {2025}
}