粘附在球体上的薄膜的毛细屈曲
软凝聚态物质
2015-06-05 v1
摘要
我们提出了一项关于薄膜在毛细力作用下包裹球体时屈曲的理论与实验联合研究。刚性球体涂有润湿液体，然后由薄膜包裹成初始圆柱形状。该圆柱形状的平衡由弹性与毛细作用的拮抗效应控制：弹性倾向于保持薄膜可展，而毛细作用倾向于使薄膜在两个方向弯曲，以最大化与球体的接触面积。实验中，当球体半径较小时，薄膜与球体的接触区域具有圆柱对称性；但当半径大于临界值时，会失稳为非对称的褶皱构型。我们结合近圆柱壳的Donnell方程，引入与不可穿透球体的单侧约束以及沿移动边缘作用的毛细力。推导了描述薄膜轴对称构型的非线性解。然后进行了线性稳定性分析，成功捕捉了褶皱不稳定性、不稳定模式的对称性、失稳阈值和临界波长。自由边界在接触区域边缘的运动对不稳定性有影响，我们对其进行了无近似的处理。
引用
@article{arxiv.1207.2371,
title = {Capillary buckling of a thin film adhering to a sphere},
author = {J. Hure and B. Audoly},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.2371},
year = {2015}
}