避免旋转打褶中的局部化失稳

旋转打褶是一种广泛用于将非织造布片制成过滤器的工艺。该工艺通过连续向手风琴状叠层注入材料，对预弱化的折痕进行间接弹塑性弯曲。此步骤可能因局部化失稳而失效，即在褶面而非期望的折痕位置产生扭折。本工作中，我们考虑几何与材料参数对旋转打褶工艺的影响。我们将该工艺表述为带铰接连接的平面不可伸长杆的多点变弧长边值问题。褶面（杆）与折痕（铰链）均服从非线性弯矩-曲率或弯矩-转角本构律。我们指出了在材料注入点处套筒边界条件的某些意外方面，这常见于许多连续片材工艺。该工艺被建模为准静态，具有多重平衡，我们通过数值延拓进行探究。存在（推测为稳定的）扭折平衡被视为潜在打褶失效的保守标志。失效也可能因注入点处的局部化而发生。因此我们可获得“可打褶性曲面”，将参数空间划分为机械打褶成功或失败的区域。成功打褶主要取决于注入点与已打褶叠层之间的距离。其他因素，如折痕相对于褶面的刚度与强度，也有影响。我们的方法可推广用于研究其他打褶与成形工艺、折叠结构的展开与折叠，或柔顺结构中的多稳态。