超越赫兹区的深压入通用标度律
软凝聚态物质
2026-03-10 v1
摘要
软材料的深压入在自然界和工程中普遍存在，但由于几何和材料非线性，在极端变形（）下对接触行为的准确预测仍然难以实现。在这里，我们研究了刚性球体压入软弹性基底的过程，解决了球体完全浸没的高度非线性区域。一种通用的几何映射方法在变形构型中揭示了赫兹型压力分布，并经有限元分析（FEA）验证。接触力和接触半径的解析解与仿真结果在 范围内吻合。涵盖软聚合物（Ecoflex、PDMS）、食品基底（豆腐）和生物组织（章鱼）的实验验证了推导出的超弹性材料标度律。我们的结果建立了极端力学相互作用的通用框架，在软机器人、生物工程系统和组织力学中具有应用前景。
引用
@article{arxiv.2506.11461,
title = {Universal Scaling Laws for Deep Indentation Beyond the Hertzian Regime},
author = {Tong Mu and Changhong Linghu and Yanju Liu and Jinsong Leng and Huajian Gao and K. Jimmy Hsia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.11461},
year = {2026}
}