仿生鳞片基底的弯曲-扭转耦合力学
软凝聚态物质
2022-01-19 v2 材料科学
摘要
我们建立了一种一维丝状结构在表面以一定角度嵌入突出硬质鱼鳞状板的组合弯曲和扭转变形的力学模型。我们建立了 Cosserat 运动学公式以及鳞片接触约束。这种几何精确模型使我们能够绕过这些系统在大变形时典型的有限元计算局限性。推导出的结构-性能关系首次揭示了弯曲和扭转对受鱼鳞启发的细长基底的组合效应。该模型涵盖了先前关于纯弯曲和纯扭转的模型，但也展示了由于这些载荷的耦合效应而产生的先前未观察到的现象。这包括对运动学锁定行为的新解释、多种接触状态、一种曲率对另一种曲率的不对称敏感性，以及反映复杂鳞片啮合模式的非线性弯矩-曲率和扭矩-扭转行为中的急剧转变。
引用
@article{arxiv.2108.10976,
title = {Coupled Bend-Twist Mechanics of Biomimetic Scale Substrate},
author = {Sanjay Dharmavaram and Hossein Ebrahimi and Ranajay Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10976},
year = {2022}
}