带摩擦的弹性环的堆积

我们研究了在缓慢收缩的圆形边界内受限、在带摩擦的接触力作用下的弹性细丝的变形。我们使用弹簧格子模型进行计算，该模型像具有均匀弯曲刚度的不可伸长细丝一样变形。在变形早期，细丝的两个瓣接触。若摩擦系数足够小，一个瓣在另一个内部滑动；否则，两瓣一起运动或一个瓣分叉另一个。随后是一系列变形，混合了螺旋与分叉，摩擦小时以前者为主，摩擦大时以后者为主。在无摩擦时，一个简单模型预测最大曲率与总弹性能分别按壁半径的-3/2和-2次幂缩放。在有非零摩擦时，弹性能遵循类似标度但前置因子最大达8倍之大，这是由于分层延迟及一系列小曲率下的弯曲。对于高达1的摩擦系数，外壁处有摩擦与无摩擦的变形在定性上相似。大于1时，壁摩擦情形变为以壁附近屈曲为主导。