无序纤维网络的非线性弹性

无序生物聚合物凝胶具有引人注目的力学性质，包括强烈的非线性。在无热凝胶（如胶原蛋白-I）的情况下，这种非线性长期被认为与从弯曲主导到拉伸主导的弹性机制的交叉有关。这种交叉的物理与中心力等力点的存在以及大多数凝胶的弯曲模量较小有关。该交叉诱导了弹性模量的标度行为。特别地，对于线性弹性，此类标度律已被证明 [Broedersz et al. Nature Physics, 2011 7, 983]。在这项工作中，我们将标度推广到非线性机制，提出了一个涉及三个临界指数的双参数标度律。我们在两个无序晶格模型上数值检验了该标度律，并在线性和非线性机制中都发现了剪切模量的良好标度坍缩。我们计算了这两个晶格模型的所有临界指数，并讨论了我们的结果对真实系统的适用性。