拉伸液晶弹性体中的变形局部化

我们在有限弹性理论框架下，对液晶弹性体在单向拉伸下观察到的两种内在不稳定现象进行建模。第一是颈缩现象，即样品中某一区域突然变窄后继续伸长。第二是剪切条纹，即平面基板方向逐渐旋转以与施加力方向平行。这些现象源于液晶分子在机械加载下自由旋转。为捕捉颈缩现象，我们假设单向序参数随拉伸伸长度增加，这与在多域-单域转变期间的实验结果一致。为解释剪切条纹，我们保持单向序参数不变，这与实验建议的做法一致。我们的有限元仿真良好地再现了这些现象。由于颈缩在液晶弹性体中的模型化尚未令人满意，本文的理论与数值结果对此效应具有广泛的研究价值。尽管剪切条纹已有理论研究，但我们的计算实例还显示，最优条纹宽度随着难题渗透深度的增加而增大，这一深度度量了液晶的弗兰克弹性与聚合物弹性之间的竞争。虽然此结果在理论上已知，但此前基于非线性弹性模型的研究尚未通过数值仿真予以证实。