加压弯曲管的力学与皱褶模式

拿起一根吸管并从两端弯曲。经过充分弯曲后，管子会发生屈曲形成折痕，其中曲率集中在非常小的区域内。这种不稳定性通常被称为 Brazier 效应，是薄壁圆柱壳固有的特性，而薄壁圆柱壳在生命系统中尤为普遍，例如杆状细菌。然而，管状生物结构通常处于加压状态，关于此情景下弯曲时的机械响应知识有限。在本工作中，我们使用计算模型研究加压管弯曲时的机械响应和变形。此外，我们采用张力场理论来描述皱褶转变前后的力学行为。进一步地，我们研究了不稳定性之后皱褶模式的发展和演化，展示了不同的皱褶构型。我们发现，在纯正弦皱褶之后、管子折痕构型之前，存在一种多波长模式。