强弯曲薄板中整体与精细结构的相互作用
软凝聚态物质
2023-03-22 v1 应用物理
摘要
尽管薄膜通常制造为平面薄板或卷状，但它们常被迫使形成三维形状，从而在多个长度尺度上产生大量结构。现有理论方法通过分离不同尺度的行为并将其范围限制于单一尺度而取得进展。在强约束下，已有一种几何模型被提出用于预测薄板的整体形状，该模型抹去了精细特征。然而，整体形状的实际含义及其对精细特征的约束仍不清楚。在此，我们研究以双曲整体形状和大幅起伏为特征的薄膜气球作为原型系统。通过探测其轮廓与横截面，我们发现几何模型捕捉了薄膜的平均行为。随后，我们提出气球横截面的最小模型，将其视为受平均形状附近有效钉扎势作用的独立弹性细丝。该方法使我们能一致地结合全局与局部特征。尽管模型简单，它再现了实验中广泛的现象，从形貌随压力的变化到褶皱与折叠的详细形状。我们的结果建立了理解封闭曲面上有限屈曲结构的新途径，可助于充气结构设计或提供对生物图案的见解。
引用
@article{arxiv.2210.00099,
title = {Interplay of gross and fine structures in strongly-curved sheets},
author = {Mengfei He and Vincent Démery and Joseph D. Paulsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.00099},
year = {2023}
}