由 Z 形颗粒构成的自支撑承重结构
软凝聚态物质
2015-10-21 v1
摘要
诸如砖墙或柱子之类的建筑结构呈现出细高的垂直形态，这与典型无约束颗粒材料所形成的矮胖、倾斜的形态形成对比。在此，我们展示了通过简单地将形状合适的干燥颗粒倒入模具随后移除模具，来创建自支撑、承重且同样细高垂直结构的能力。结合实验与模拟，我们探索了一类可通过其非凸、钩状形状发生纠缠的颗粒类型。我们表明，Z 形颗粒产生的颗粒聚集体既可以是流体且可倾倒的，也可以是固体且足够刚性以保持垂直界面，并构建出在无外部约束下支撑压缩载荷的大长宽比（>10）自支撑柱。我们通过单轴压缩、弯曲和振动测试研究了此类柱体的稳定性，并与其他颗粒类型（包括 U 形颗粒和棒状颗粒）进行比较。我们发现内部应力传播存在显著各向异性，同时伴随强烈的应变硬化，这在载荷下稳定而非破坏结构。
引用
@article{arxiv.1510.05716,
title = {Freestanding loadbearing structures with Z-shaped particles},
author = {Kieran A. Murphy and Nikolaj Reiser and Darius Choksy and Clare E. Singer and Heinrich M. Jaeger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.05716},
year = {2015}
}
备注
9 pages, 11 figures