亚等静定无热纤维网络的弹性状态

无序纤维网络的无热模型对于研究由刚性生物聚合物构成的弹性网络的力学极为有用。底层网络结构是可能影响这些系统弹性性质的关键方面，包括丰富的线性和非线性弹性。现有计算方法聚焦于基于格点和离格点网络，后者由杆的随机放置获得。先验地，两种结构是否具有根本相似或不同的力学并不明显。若不同，则不清楚何者代表更好的生物网络模型。此处我们展示，只要网络相对于中心力相互作用是亚等静定的，对于相同网络连接性两种方法本质等价。此外，对于给定的亚等静定连接性，我们甚至发现2D和3D中基于格点的网络展现出几乎相同的非线性弹性响应。我们借助标度函数给出了两种结构的线性力学描述。我们还展示非线性状态由纤维弯曲主导，且刚度增强源于应力对亚等静定网络的稳定化。我们针对此状态提出了一个基于变形下产生的自生法向应力的广义关系。不同网络结构对法向应力有不同敏感性，但本质展现相同的非线性力学。此类刚度增强机制已被证明能成功捕捉胶原网络的非线性力学。