仿生鳞片板的弯曲力学
软凝聚态物质
2024-03-14 v1
摘要
我们结合解析建模、有限元（FE）计算和启发性实验，建立了仿生鳞片板非线性和各向异性弯曲行为的基本理论。针对同向弯曲和反向弯曲曲率，推导了解析的构型-性能关系。结果表明，随着鳞片相互咬合，同向和反向弯曲变形均表现出非线性鳞片接触运动学和弯矩的交叉曲率敏感性，导致强烈的曲率依赖弹性非线性和涌现各向异性。弯曲刚度的各向异性及其随曲率的演变，受到弯曲方向和大小以及鳞片几何参数及其在基底上分布的影响。与早期的梁状基底类似，发现了运动学锁定状态；然而，它们的存在和演变也强烈地由鳞片几何形状和施加的交叉曲率决定。这一经过验证的模型有助于我们量化弯曲响应、锁定行为及其几何依赖性，为更深入理解这些系统的非线性和各向异性本质铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2403.08026,
title = {Bending Mechanics of Biomimetic Scale Plates},
author = {Pranta Rahman Sarkar and Hossein Ebrahimi and Md Shahjahan Hossain and Ranajay Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.08026},
year = {2024}
}