机械与磁载荷联合作用下双稳态梁的突跳屈曲
软凝聚态物质
2023-02-22 v1
摘要
我们研究了双稳态硬磁弹性梁的力学行为，结合实验、有限元建模（FEM）与降阶理论。该梁由硬磁流变弹性体构成，包含两段沿中心线反平行磁化的部分，并通过施加端到端缩短形成双稳态弯曲构型。这两种稳定态之间可发生可逆突跳。首先，我们在不同端到端缩短程度下实验表征了突跳起始的临界场强。其次，我们采用Riks方法进行3D FEM模拟，分析突跳过程中的高阶变形模式。第三，我们发展了基于中心线的降阶梁理论以解释所观测的磁弹性响应。理论与模拟经实验验证，具有极好的定量一致性。最后，我们考虑磁载荷与机械压痕载荷联合作用的情形，考察外加场如何影响双稳态并量化最大承载能力。我们的工作为合理设计一维双稳态磁弹性结构单元提供了一套预测工具。
引用
@article{arxiv.2208.14278,
title = {Snap buckling of bistable beams under combined mechanical and magnetic loading},
author = {Arefeh Abbasi and Tomohiko G. Sano and Dong Yan and Pedro M. Reis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.14278},
year = {2023}
}