球冠的静态双稳态
软凝聚态物质
2018-05-21 v2
摘要
根据其几何形状,球壳可在无任何外力作用下处于两种稳定态之一:存在两种“自平衡”态,一种为自然态,另一种为内翻(或“外翻”)态。尽管这在日常生活中很常见——雨伞异常稳定,而隐形眼镜却可轻易翻面——但尚不清楚究竟哪些壳几何形状可实现双稳态。本文中,我们利用实验与有限元模拟,确定了不同立体角壳在双稳态与单稳态之间的阈值。我们将这些结果与浅壳理论预测进行比较,表明经适当修正后,该理论即便对相对深的壳也能很好地描述双稳态。随后我们研究了该双稳态对于点状压痕的鲁棒性。我们发现,对于几何上接近阈值的壳,压痕提供了两态之间连续的转变路径。然而,对于更薄的壳,压痕在snap-through(跃变)前导致非对称屈曲,同时也使这些壳对跃变更为“鲁棒”。我们的工作为球冠“镜像屈曲”对称性的鲁棒性提供了新的认识。
引用
@article{arxiv.1804.04219,
title = {Static bistability of spherical caps},
author = {Matteo Taffetani and Xin Jiang and Douglas P. Holmes and Dominic Vella},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.04219},
year = {2018}
}
备注
24 pages, 8 figures