应变驱动的临界性构成纤维网络的非线性力学基础
生物物理
2016-10-19 v1 软凝聚态物质
摘要
仅有中心力相互作用的网络在其平均连通度低于等静阈值时是柔性的。尽管此类网络在力学上不稳定，但在施加应变时可变得刚性。最近的研究表明，作为简单剪切应变函数的从柔性到刚性的转变是连续的，具有临界性的标志性特征 (Nat. Phys. 12, 584 (2016))。胶原网络的非线性力学响应被证明可以在这种力学临界现象的框架内进行定量描述。在此，我们对亚等静网络中的临界行为提供了更定量的表征。使用有限尺寸标度，我们证明了网络中的应变涨落在明确的临界应变处发生发散。我们表明，对应于应变硬化起始的特征应变不同于该临界应变，但以依赖于临界指数的方式与之相关。我们在实验上对胶原网络证实了这一预测。此外，我们发现表观临界指数在很大程度上与空间维度无关。在高度简化的网络动力学计算模型中，我们还在临界应变附近观察到了临界慢化。以亚等静性作为唯一必要条件，应变驱动的临界性有望成为生物学相关纤维网络的普遍特征。
引用
@article{arxiv.1606.08218,
title = {Strain-driven criticality underlies nonlinear mechanics of fibrous networks},
author = {A. Sharma and A. J. Licup and R. Rens and M. Vahabi and K. A. Jansen and G. H. Koenderink and F. C. MacKintosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.08218},
year = {2016}
}