扩展粒状阻力理论以适用于粘性粉末尺度介质

向粒状介质中插入物体是自然界和工程中的常见现象（例如在动物 locomotion 和行星着陆期间）。虽然干非粘性粒状材料中复杂形状的插入已广泛研究，但关于粘性粉末中插入的研究较少。粒状阻力理论（RFT）——一种简化的摩擦性流体模型——通过假设对任意形状插入物施加的角度相关 elemental 应力的线性叠加，定量预测干非粘性粒状介质中插入力。本文扩展了 RFT 的适用性，以适用于干性粘性粉末，使其能够定量建模复杂形状在插入过程中的受力。为此，我们首先对干玉米淀粉进行插入实验，以创建应力函数。这些应力类似于非粘性介料；然而，我们观察到在粘性粉末中对水平插入的抗力显著高于非粘性介料。我们使用该模型识别了能够增强此类材料中插入抗力的几何形状，以实现减小沉没。我们的计算得到的结论得到了实验验证，表明平坦表面在各种插入角度下产生最大应力，而曲面在垂直插入时表现出最大抗力。该模型因此可以促进针对 operate in such 环境的机器人平台（例如外星着陆器）的设计和运动策略的优化。