软质圆柱的弹性 Plateau-Rayleigh 不稳定性：表面弹性与周期性毛刺
软凝聚态物质
2025-07-15 v2 斑图形成与孤子
摘要
Plateau-Rayleigh 不稳定性表明，圆柱形流体流动可被表面张力扰动。类似地，当弹性圆柱的弹性长度与圆柱半径相当时，毛细力可以使其失稳。虽然现有模型预测不稳定性结果为单个孤立的肿块，但实验显示出由薄化区域分隔开的一系列周期性肿块，称为毛刺不稳定性。大多数模型假设表面张力独立于固体变形，忽略由于表面拉伸引起的变化。在本工作中，我们假设表面张力源于靠近自由表面的物质粒子的变形，将其视为包围实体的预拉伸弹性表面。我们采用 Gurtin 和 Murdoch 提出的理论框架，显示当实体足够柔软或轴向受拉时，圆柱形固体可发生具有有限临界波长的机械不稳定。后buckling 数值仿真揭示了与实验观察相符的形态。还观察到周期减半的二次分叉。该研究结果对软质材料、生物力学以及表面张力在微加工应用中具有广泛意义。
引用
@article{arxiv.2503.08660,
title = {Elastic Plateau-Rayleigh instability in soft cylinders: Surface elasticity and periodic beading},
author = {F. Magni and D. Riccobelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.08660},
year = {2025}
}