摩擦环境中柔性薄板的动力学与运动
生物物理
2018-02-07 v1
摘要
在过去的几十年里，振荡的柔性薄板已被用于研究不同流体环境中生物体推进的物理机制。在此，我们将这项工作扩展到对摩擦环境中柔性薄板的研究。当薄板在一端受升沉振荡驱动但不允许自由移动时，随着升沉振幅的增加或弯曲刚度的降低，其动力学行为会从周期性转变为非周期性和混沌状态。对于处于特定范围内的摩擦系数，这种转变在达到混沌动力学之前会经历一系列N周期和非对称状态。共振峰因摩擦和大的升沉振幅而受到阻尼和偏移，从而导致双稳态。当允许薄板自由移动时，水平运动会平滑共振行为。对于中等摩擦系数，可获得稳定但缓慢的运动。对于对应于轮式蛇形机器人的大横向摩擦和小切向摩擦，可获得更快的运动。行波运动自发产生，其水平速度与横向摩擦的1/4次方成正比，输入功率与横向摩擦的5/12次方成正比。这些标度关系与薄板前缘附近解的边界层形式一致。
引用
@article{arxiv.1708.01827,
title = {Dynamics and locomotion of flexible foils in a frictional environment},
author = {Xiaolin Wang and Silas Alben},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.01827},
year = {2018}
}