弯曲弹性带中的扭转诱导snapping现象

细长结构的 snapping 被广泛应用于一系列自然和人造系统中，主要用于实现快速运动而不依赖类肌肉元件。尽管几种弹性储能与快速释放机制已被详细研究，但设计此类动力学系统的通用理解仍是力学中的关键挑战。本文通过结合实验、数值模拟和分析理论，研究几何约束带的扭转驱动屈曲与快速翻转动力学。我们识别出两种截然不同的形状转变：窄带发生 snapping，而宽带形成一对局域化螺旋。我们构建了相图并解释了边界的起源，该边界仅由几何决定。我们量化了重力效应并阐明了主导快速翻转的时间尺度。我们的研究揭示了几何扭转-弯曲耦合在薄约束结构快速动力学中的独特作用，这对广泛的生物物理与应用物理问题具有启示意义。