切割与切片弱固体

用锋利的刀切软固体时，若刀刃除正常的挤压运动外还沿其边缘快速滑动，则切割更快更平滑。我们用一套适用于软凝胶且有别于一个世纪以来发展的标准弹性断裂力学理论的一致理论来解释这一常见现象。假设凝胶在受到超过阈值 $\sigma_1$ 的应力时局部失效。其结构变化产生一层涂覆刀刃的液体层，并通过黏性力传递应力。驱动参数为刀法向与切向速度之比 $U/W$，以及特征长度 $\eta W/\sigma_1$（其中 $\eta$ 为液体黏度）。稳态 regime 下 $U/W$ 存在最大值，这解释了切向速度在切割生物及其他软材料时的关键作用。