可变形环中柔性纤维的生长
软凝聚态物质
2022-10-17 v1
摘要
我们研究受限柔性环中弹性纤维生长相关的平衡构型。该系统代表了多种生物、医学与工程问题的范式。我们考虑一种简化几何:初始时容器为半径的圆环。随后通过求解平衡方程研究准静态生长,纤维长度从开始增加。将纤维与环均视为不可伸长且不可剪切,我们发现超过某一依赖于相对弯曲刚度的临界长度后,纤维发生屈曲。此外,随着纤维进一步生长,其发生折叠并使环变形,直至在时诱导镜像对称的破缺。我们得到平衡形状仅依赖于两个无量纲参数:长度比与弯曲刚度比。这些发现也得到有限元模拟的支持。最后我们通过实验验证了理论结果,对变几何参数下观察到的屈曲与折叠区域给出了非常好的定量预测。
引用
@article{arxiv.2210.07967,
title = {Growth of a flexible fibre in a deformable ring},
author = {Arsenio Cutolo and Massimiliano Fraldi and Gaetano Napoli and Giuseppe Puglisi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.07967},
year = {2022}
}