蛇形条的双特征分叉与可调 Buckling 行为中的多稳定性
软凝聚态物质
2024-08-13 v1
摘要
蛇形结构由直段和圆弧段组成，因其出色的可伸展性而备受关注作为柔性电子器件的设计方案。受拉时，这些蛇形条会发生垂直于平面的buckling，已有研究确定存在两种不同的buckling模式，其出现顺序在具有单个单元的蛇形结构中可能互换。在本研究中，我们采用各向异性棒理论将蛇形条建模为具有连续条件的多段边界值问题（BVP），这些条件在直段与圆弧段之间的界面处强制执行。我们通过continuation方法求解BVP，结果显示：1）单个单元蛇形条中两种buckling模式的交换由双特征分叉引起，伴随次级分叉，这些分叉也改变了两种buckling模式的稳定性；2）在桌面模型中可获得多种具有可逆对称性的稳定状态，这些稳定状态在数值continuation中与平面分支相互离散。此外，我们证明了通过在不同单元之间调制条的厚度可导致最薄部分首先buckling，从而实现对蛇形条buckling模式的调控。在具有两个单元的结构中，两种buckling模式的顺序也可通过设计非均匀高度的蛇形条来控制。该工作可增强蛇形互连式柔性结构的机械设计，并可应用于多稳定 actuators 和机械存储器件。
引用
@article{arxiv.2408.05415,
title = {Double-eigenvalue bifurcation and multistability in serpentine strips with tunable buckling behaviors},
author = {Qiyao Shi and Weicheng Huang and Tian Yu and Mingwu Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.05415},
year = {2024}
}