薄壁圆柱体通过不可压缩的非线性弹性固体的分叉进行结
Roberta Springhetti1, Gabriel Rossetto1, Davide Bigoni1
1Instability Lab, University of Trento, via Mesiano 77, 38123-Trento, Italy. bigoni@ing.unitn.it.
柔性薄壁管在张力下表现出复杂的多位置接,形成复杂的横截面. 一个新的模型解释了这种现象,并预测了各种工程和生物医学应用中的曲和纹.
科学领域:
- 固体力学 固体力学是什么
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 应用数学 应用数学 应用数学
背景情况:
- ,一种局部变形形式,在准静态单轴张力下观察到柔性薄壁圆柱形管中.
- 聚烯管表现出复杂的部模式,具有更高阶模式 (三叶,四叶),与其他柔性材料不同.
- 现有的模型可能无法完全捕捉薄壁结构中复杂的结行为和分叉.
研究的目的:
- 开发一个理论框架来建模在压力下的薄壁圆柱形管中结局部.
- 扩展现有模型,包括非线性-超弹性构成定律,并分析曲和纹现象.
- 解释在软聚烯管中观察到的复杂的结模式,包括更高阶模式.
主要方法:
- 考虑管道的平均表面的二维配方,从Flügge对的处理中延伸出来.
- 包括非线性-超弹性构成定律对于不可压缩材料和拉伸轴向力.
- 应用J2变形理论的可塑性来模仿材料的行为和捕捉复杂的变形模式.
主要成果:
- 该模型成功地预测了压力下的薄壁管中部局部化和更高阶模式的发生.
- 导出了纹和欧勒曲折的封闭式公式,突出了直接应用弗莱格方程中的潜在不准确性.
- J2变形理论准确地捕捉了多个结点和复杂的截面形状的实验观测.
结论:
- 开发的理论框架为薄壁管中结,纹和曲提供了一个全面的模型.
- J2变形理论有效地解释了在软聚烯中观察到的复杂结现象.
- 这些发现与各种应用相关,包括航空航天,汽车工程和血管机械生物学 (例如动脉,导管).
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