活性纤维增强材料中的扭矩诱导重定向

我们引入了一种纤维增强材料的连续介质模型，其中纤维的参考取向可在外部刺激影响下随时间演化。该模型在大应变超弹性框架内建立，连续介质的运动学由一个位置矢量和一个重构张量描述；在本文语境中，该重构张量是一个表示纤维重定向过程的正交张量。通过对本构方程施加适当的热力学限制，我们得到了由 Eshelby 扭矩控制的重构张量演化方程，并在无任何外部源项的情况下研究了其稳态解。结果表明，纤维会重定向至使弹性能量最小化的构型，并沿某一方向排列，该方向可能是也可能不是主应变方向。对应变能密度 Hessian 矩阵的显式分析使我们能够判别哪些稳态解是稳定的。文中给出了由施加应变或外部边界牵引驱动的被动重定向过程的示例。