单轴拉伸下涨落弹性膜的力学性质
统计力学
2022-09-21 v1 材料科学
软凝聚态物质
摘要
原子级薄层（如石墨烯）在纳米技术中被广泛应用。近来它们也被用于包括剪纸术（kirigami）和自折叠折纸在内的应用中，在这些应用中理解它们如何响应外部载荷变得十分重要。受此启发，我们采用自洽屏蔽分析方法和分子动力学模拟，研究各向同性薄层如何响应单轴拉伸。此前研究表明，对于自由悬浮的薄层，热涨落有效地重整化弹性常数，使其在超过特征热长度尺度（室温下石墨烯为几纳米）后变为尺度依赖的：在此尺度之外弯曲刚度增加，而面内弹性常数以普适幂律指数减小。对于承受单轴拉伸 的薄层，我们发现超过一个依赖于应力的长度尺度后，有效面内弹性常数变得强各向异性，并沿单轴应力方向及其正交方向以不同方式标度。另一方面，弯曲刚度在该依赖于应力的长度尺度之外不会表现出任何反常行为。此外，对于中等拉伸，我们发现一个普适的非线性应力-应变关系。对于大单轴拉伸，则恢复裸弹性材料的杨氏模量。
引用
@article{arxiv.2209.09350,
title = {Mechanical Properties Of Fluctuating Elastic Membranes Under Uni-Axial Tension},
author = {Mohamed El Hedi Bahri and Siddhartha Sarkar and Andrej Košmrlj},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.09350},
year = {2022}
}