壳体的曲率诱导不稳定性
软凝聚态物质
2018-01-31 v2
摘要
由细胞膜内的蛋白质或由差异生长、加热或膨胀诱导的自发曲率，能够极大地影响薄体的形态并引发力学不稳定性。然而，对于弯曲壳体中自发曲率与几何挫败的相互作用，目前仍知之甚少。通过在弹性体球形双层壳体上进行精确实验，并结合模拟与理论，我们展示了自发曲率诱导的旋转对称性破缺，以及令人联想到捕蝇草闭合机制的双稳态跳跃不稳定性。通过将自发曲率等效为有效力学载荷，我们阐明了这些不稳定性及其对几何的依赖关系。该表述揭示了一个类压力体项和一个类力矩边界项的组合，从而给出了与实验和模拟高度吻合的不稳定性标度预测。此外，有效压力类比暗示了闭合壳体中存在曲率诱导的屈曲。我们通过综合考虑残余膜应力与弯曲应力的线性稳定性分析，确定了临界屈曲曲率。我们的发现凸显了几何的突出作用，表明这些结果可适用于广泛的尺度范围。
引用
@article{arxiv.1706.03888,
title = {Curvature-Induced Instabilities of Shells},
author = {Matteo Pezzulla and Norbert Stoop and Mark P. Steranka and Abdikhalaq J. Bade and Douglas P. Holmes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.03888},
year = {2018}
}
备注
12 pages, 9 figures (including Supporting Information)