Differences in tension and compression in the nonlinearly elastic bending of beams
对于拉压力学响应不同的弹性材料--所谓的双模材料，重新讨论了经典的非线性不可压缩弹性弯曲问题。选择弯曲问题来研究这种响应，因为两个区域，一个是拉伸区域，一个是压缩区域，可以很容易地用简单的直觉来识别。两个不同的问题被认为是：第一个是假设应力连续跨越两个区域的边界，这一假设有一个良好的物理基础。考虑的第二个问题更具推测性：它是在哪里允许应力不连续。结果表明，这种不连续性是必要的许多应用程序的小，但可能仍然提供了一个解释的重复弯曲所造成的损害。还提出了弹性体双模性可能性的一些实验证据。
2013-03-08 cond-mat.soft
Elastic moduli renormalization in self interacting stretchable polyelectrolytes
研究了链段间相互作用对具有有限拉伸模量的半柔性高分子链的有效弯曲模量和有效拉伸模量的影响。对于屏蔽Debye-H”uckel型相互作用势，在与著名的弯曲模量的Odijk-Skolnick-Fixman结果相同的近似水平上，导出了拉伸模量的重整化.介观段间相互作用势的存在下，耦合的弯曲和拉伸模量的方式不同于由宏观弹性理论预测。我们主张从根本上改变的角度来看，依赖于一个灵活的弹性模量的离子条件：拉伸性。不仅是持久性长度以及拉伸模量依赖于溶液中的盐的条件下，它们从根本上耦合通过介观intersegment相互作用势。这里提出的理论与最近的DNA弯曲和拉伸实验相比毫不逊色。
2000-04-10 cond-mat.soft
Stress Drops Associated with Surface Crack Formation in Photo-aged Polypropylene during Three-Point Bending
Nagoya University（名古屋大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Institute for Advanced Research, Nagoya University（名古屋大学先进研究院）
研究光老化聚丙烯三点弯曲时的表面裂纹形成，通过对比老化面与非老化面在拉伸侧的情况，发现脆化厚度梯度反映在弯曲应力 - 应变响应中，三点弯曲能有效探测光老化聚合物表面脆化。
2026-07-29 cond-mat.soft
Onset of Non-Linearity in the Elastic Bending of Blocks
本文重新讨论了非线性不可压缩弹性力学的经典弯曲问题，假定块体所受的弯曲角是指定的，而不是通常所施加的力矩。一般的弯矩-弯曲角度的关系，然后获得，并示出依赖于只有一个无量纲参数：产品的块的纵横比和弯曲角度。一阶项与线性弹性剪切模量$μ$成正比;二阶项恒为零，因为力矩是角度的奇函数;三阶项与$μ(4β-1)$成正比，其中$β$是非线性剪切系数，包括三阶和四阶弹性常数。因此，弯曲实验提供了一种替代的方法来估计这个系数，并提出了这样一个实验的结果。顺便说一下，里夫林展开式在精确非线性弹性中的系数与朗道展开式在弱（四阶）非线性弹性中的系数相关联。
2013-01-25 cond-mat.soft physics.class-ph
Pattern evolution in bending dielectric-elastomeric bilayers
基于电弹性非线性理论和相应的线性增量场论，对电介质-弹性双层膜在电压作用下的智能弯曲变形进行了理论和数值分析.我们揭示了允许双层的弯曲角度的机制可以通过调节施加的电压来调谐。此外，我们研究了当双层结构的一个面受到过大的压缩时，双层结构在失去稳定性之前可以弯曲多少。我们发现，这两层的物理性能必须选择为相同的数量级，以获得相应的弯曲而不会遇到屈曲。如果需要，褶皱可以设计成出现在屈曲双层的内弯曲表面或外弯曲表面上。通过与经典弹性问题的结果比较，我们验证了结果的正确性。
2019-07-26 cond-mat.soft
Landau theory of bending-to-stretching transition
半柔性纤维网络中由弯曲为主向拉伸为主的弹性响应转变对细胞和组织的力学行为起着重要作用。它是由网络连接的变化引起的，并依赖于新的交叉链路的建设。我们提出了一个简单的连续模型，这种转变与宏观应变发挥序参量的作用。朗道型理论的一个不寻常的特征是它是基于单阱势的。我们预测，弯曲到拉伸过渡的进展，通过传播的本地化前线分离域与仿射和非仿射弹性响应。
2019-07-06 cond-mat.soft
Non-universality of elastic exponents in random bond-bending networks
我们数值研究了具有自由旋转交联的二维柔性随机杆网络中的刚性逾渗转变。在过渡区附近，网络由弯曲模式主导，弹性模量随指数f=3.0 \pm 0.2而消失，与中心力渗流的几何指数相同。这表明几何量的普适性并不意味着弹性量的普适性。肌动蛋白纤维网络这一结果的影响进行了讨论。
2003-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscous control of peeling an elastic sheet by bending and pulling
粘性流体在弹性片材下方的传播由剥离前的局部动力学控制，与前体膜上的液滴的毛细管驱动扩散非常相似。在这里，我们确定一个通用的弹性剥离问题的传播规律在不同的限制剥离弯曲和剥离拉，并将我们的研究结果的径向传播的流体泡在一个薄的预湿膜。对于相对于板厚度的小变形的情况，剥离由弯曲驱动，导致径向生长为$t^{7/22}$。实验结果再现的传播行为和弯曲波在前面。对于相对于片材厚度的大变形，泡罩帽的拉伸和随之产生的张力可通过弯曲或通过在前部拉动来驱动剥离，两者均导致径向生长为$t^{3/8}$。在这一制度，详细的预测给出了极好的协议和解释以前的实验测量中的拉伸制度在弹性Hele-Shaw细胞\cite{puzovic-2012}的扩展。
2014-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stiffer double-stranded DNA in two-dimensional confinement due to bending anisotropy
采用解析方法和Monte-Carlo（MC）模拟方法，研究了具有弯曲各向异性的本征扭曲弹性带（如双链DNA）在二维约束下的弹性行为.我们发现，由于弯曲各向异性，在二维构象的双链DNA的持久长度总是大于三维构象。这一结果与相同生物学条件下二维和三维DNA持久长度的测量值一致。我们还表明，在2D中，各向异性，固有扭曲的聚合物表现出一个隐含的扭曲弯曲耦合，这导致扭结形成与半螺旋转向周期性沿弯曲的聚合物。
2016-08-05 cond-mat.soft
Elastic energy of polyhedral bilayer vesicles
在最近的实验中[M.迪布瓦湾Demé，T. Gulik-Krzywicki，J. C.德迪厄角Vautrin，S. Désert，E. Perez和T. Zemb，Nature（London）Vol.411，672（2001）]，已经观察到具有多面体对称性的中空双层囊泡的自发形成。根据实验唯象学的观点，提出了[M. Dubois，V. Lizzione，A. Meister，T. Gulik-Krzywicki，J. M. Verbavatz，E. Perez，J. Zimmerberg，and T. Zemb，Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.Vol.101，15082（2004）]，双层多面体的形成机制是弹性弯曲能的最小化。受这些实验的启发，我们研究了多面体双层囊泡的弹性弯曲能。与实验一致，并提供了过量的两亲物表现出自发曲率存在足够的量，我们发现，多面体双层囊泡可以确实是积极有利的球形双层囊泡相比。与实验观察一致，我们还发现，与双层多面体的顶点的弯曲能量可以通过形成孔隙局部减少。然而，球形双层囊泡的多面体双层囊泡的稳定性依赖于过量的两亲分子沿脊的分子分离，而不是双层多面体的顶点。此外，我们的分析意味着，相反，已经建议的实验的基础上，二十面体不最小化弹性弯曲能之间的任意多面体形状和大小。相反，我们发现，对于大的多面体尺寸，的snub十二面体和snub立方体…
2011-06-10 cond-mat.soft
Effective elastic theory of smectic-A and smectic-C liquid crystals
本文从广义Chen-Lubensky模型出发，通过绝热消去取向自由度，解析地导出了近晶-A和近晶-C液晶的有效层弹性能。在近晶-A相，计算作为层波动模式的波长的函数的有效层弯曲弹性模量。事实证明，对于小于指向矢穿透长度的波长，层法线和指向矢的解锁降低了层的弯曲刚度。在非手性近晶-C相中，由于层间位移和指向矢之间的耦合，出现了各向异性的弯曲弹性。有效层抗弯刚度计算为层波动波矢和指向矢场之间的角度$\vartheta$的函数。我们计算自由能极小值$\vartheta=θ$。结果表明，$θ$随倾角、波动波长和其他弹性常数的不同而从$0°$变化到$90°$。我们还发现了一个新的重要特征长度和$θ$的不连续变化。利用Chen-Lubensky模型的弹性常数，我们确定了更宏观的模型[Y. Hatwalne和T. C. Lubensky，Phys. Rev. E { \bf 52}，6240（1995）]。然后，我们讨论了流体力学，并证明了定向器的排列和各向异性层位移波的传播中存在的振荡壁和振动圆柱源分别。
2007-11-13 cond-mat.soft
Bending elasticity of macromolecules: analytic predictions from the wormlike chain model
我们提出了一个研究的弯曲角分布的半柔性聚合物的短和中间长度内的蠕虫链模型。这使我们能够计算刚性分子对弯矩的弹性响应。我们的研究结果超越了胡克制度，探索一个单一的分子的非线性弹性行为。我们提出的弯曲角分布和力矩角关系的解析公式。我们的分析研究与数值蒙特卡罗模拟进行了比较。这里导出的功能形式可以应用于肌动蛋白和DNA的荧光显微镜研究。我们的研究结果是相关的“扭结”和环化的短和中等长度的DNA链的最新研究。
2013-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Wrinkles and creases in the bending, unbending and eversion of soft sectors
我们研究的是什么显然是在自然界中发现的最常见的变形模式之一，科学和工程，即弯曲结构的大弹性弯曲，以及其逆，unbending，这可以超越完全拉直变成外翻。我们发现，这些问题的数学解决方案总是存在的，是唯一的，当固体被建模为一个均匀的，各向同性的，不可压缩的超弹性材料的应变能满足强椭圆条件。我们还提供了显式的渐近解薄部门。当变形足够严重时，弹性材料的压缩侧可能会弯曲，然后可能产生褶皱。我们详细分析了这种不稳定性的Mooney-Rivlin应变能，它涵盖了新胡克模型的情况下，在精确的非线性弹性和弱非线性弹性的三阶弹性材料的发病。特别是相关的理论和数值处理，使我们能够预测皱纹的数量和波长。在实验观察的指导下，我们最后看看折痕的发展，我们通过先进的有限元计算模拟。在某些情况下，线性化分析使我们能够正确地预测折痕的数量和波长，这些折痕的出现只比皱纹早几个百分点。
2018-06-08 cond-mat.soft
Understanding the scaling of boson peak through insensitivity of elastic heterogeneity to bending rigidity in polymer glasses
非晶材料表现出特殊的机械和振动性质，包括非仿射弹性响应和过量振动状态，即，所谓的玻色子峰对于聚合物玻璃，这些性质被认为是受组成聚合物链的弯曲刚度的影响。在我们最近的工作中[Tomoshige等人，Sci. Rep. 9 19514（2019）]，我们揭示了振动性质的变化与整体弹性性质之间的简单关系：玻色子峰的响应仅与整体剪切模量的响应成比例。这一观察结果表明，局部剪切模量分布的空间不均匀性对弯曲刚度的变化不敏感。在这里，我们通过直接测量局部剪切模量分布来证明弹性不均匀性的不敏感性。我们还研究了横向声波传播，这也是规模只与全球剪切模量。通过这些分析，我们得出的结论是，弯曲刚度不改变局部剪切模量分布的空间异质性，这产生的振动和声学特性，仅由聚合物玻璃的全局剪切模量控制。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Curvature regularization near contacts with stretched elastic tubes
使刚性物体与软弹性管接触会使管与物体表面一致，从而产生接触线。这些接触线附近的管壁的曲率通常很大，并且通常通过管的有限弯曲刚度来调整。在这里，我们使用实验和Föppl-冯卡门理论，第二种机制的曲率正则化发生时，管轴向拉伸。得到的曲率半径与管壁的抗弯刚度无关，与有限抗弯刚度的影响相反，随施加的拉伸力而增加，随板厚度而减小。此外，轴向力减小了管和侵入物体之间的接触面积，潜在地减小了推动物体通过管所需的阻力。我们表明，这些功能是由于特定的弹性管的几何形状和力学之间的相互作用，但一个是缺席的平面片和球壳。
2019-02-26 cond-mat.soft
Elastic capsules at liquid-liquid interfaces
研究了弹性微胶囊在液-液界面吸附时的变形。由于液-液表面张力，在液-液界面处的初始球形弹性胶囊经历周向拉伸，并且根据其弯曲刚度变成透镜形或铁饼形。所得的弹性胶囊变形在性质上类似，但不同于液滴在液-液界面处变形为液体透镜。我们讨论的变形形状的液滴和胶囊吸附在液-液界面的整个范围内的不同的表面弹性：从液滴（只有表面张力）变形成液体透镜，液滴与虎克膜（有限的拉伸模量，零弯曲模量）变形成弹性透镜，微胶囊（有限的拉伸和弯曲模量）变形成圆形的弹性透镜。我们计算胶囊的形状在液-液界面数值使用形状方程的非线性弹性壳理论。最后，我们提出了理论结果的接触角（或胶囊高度）和最大胶囊曲率在三相接触线。这些结果可用于从光学测量推断关于弹性模量的信息。在胶囊变形为透镜状形状期间，液-液界面的表面能转化为胶囊壳的弹性能，从而通过变形产生总体吸附能增益。与填充的软颗粒相比，软中空胶囊表现出吸附能的显著增加，因此，是作为泡沫和乳液稳定剂的有吸引力的候选者。
2018-07-13 cond-mat.soft
Computing the elastic mechanical properties of rod-like DNA nanostructures
为了研究棒状DNA纳米结构的弹性性质，我们使用oxDNA粗粒度模型对这些结构进行了长时间的模拟。通过分析这些轨迹的波动，我们得到的弯曲和扭曲的持久性长度的估计，和基本的弯曲和扭曲的弹性模量和它们之间的耦合。只有在超出螺旋间交叉点间距的尺度上，弯曲涨落才表现得像蠕虫状的链。得到的弯曲持续长度远大于双链DNA的弯曲持续长度，并且随着螺旋数的增加而非线性增加，而扭曲模量近似线性地增加。在数值误差范围内，弯扭耦合常数为零阶。我们得到的弯曲持续长度通常比实验中的略高，这可能反映了模拟折纸没有组装缺陷以及双链DNA的oxDNA延伸模量太大。
2020-06-26 cond-mat.soft
Probing the elastic limit of DNA bending
细胞内的许多结构，如核小体和蛋白质介导的DNA环，都含有急剧弯曲的双链DNA。因此，强dsDNA弯曲的能量学构成了细胞热力学的重要组成部分。尽管蠕虫状链模型很好地描述了长dsDNA的热机械行为，但这种弹性行为的长度限制仍然存在争议。为了研究强dsDNA弯曲的能量学，我们使用荧光共振能量转移（FRET）测量轮廓长度为40-200 bp的小dsDNA环的打开速率。从测得的循环稳定性循环大小的关系，我们观察到两个独立的弯曲制度之间的过渡在一个临界循环大小低于100 bp。在此环路尺寸以上，环路寿命以与弹性弯曲应力一致的方式随着环路尺寸的减小而减小。然而，在临界环尺寸以下，环寿命对环尺寸变得不那么敏感，表明双螺旋软化。仅用钠测得临界环大小为约60 bp，用5 mM镁测得临界环大小为约100 bp，这表明镁促进软化转变。我们表明，我们的结果是在定量协议的扭结蠕虫状链模型。此外，我们的数据约束的模型参数可以重现先前测量的J因子之间的50和200 bp。我们的工作为研究dsDNA在强弯曲区的弯曲提供了强有力的手段。
2014-05-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Flow-Induced Buckling of Elastic Microfilaments with Non-Uniform Bending Stiffness
屈曲在斯托克斯流体中弹性微丝的输运和动力学中起着关键作用。然而，以前的工作只考虑具有均匀结构特性的长丝。在许多生物系统中，如微管，细丝骨架刚度可能是不均匀的，其中蛋白质的缔合和解离可能导致结构的空间和时间变化。这些纤维的构型稳定性和运输中的这种不均匀性的后果尚不清楚。在这里，我们使用细长体理论和Euler-Bernoulli弹性加上各种非均匀的弯曲刚度配置文件，以量化这种屈曲不稳定性，使用线性稳定性分析和布朗模拟。在剪切流中，我们在模拟中观察到刚度降低的区域中更明显的屈曲。这些领域的显着变形引起的差异，在颗粒额外的应力，表明一个不平凡的流变反应，由于这些细丝的存在。每个刚度剖面所产生的基本振型与我们的线性稳定性分析的预测一致。总的来说，这些结果表明，不均匀的弯曲刚度可以大大改变流体-结构相互作用在生理相关的设置，提供了一个基础，以阐明流体力学和生物聚合物的结构特性之间的复杂的相互作用。
2022-06-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Thermal stiffening of clamped elastic ribbons
本文用分子动力学研究了两端固定的二维热起伏弹性膜的振动。我们直接提取的谐振峰的频率域中的随时间变化的高度的本征模式和测量相应的本征频率上的膜的微观弯曲刚度的依赖性，同时照顾的微妙的作用，热收缩时产生的张力的投影面积是固定的。在有限的温度下，我们表明，有效的（宏观）弯曲刚度往往是一个常数的裸弯曲刚度消失，一致的理论论据，即膜的大规模的弯曲刚度产生从一个强大的热重整化的微观弯曲刚度。实验实现包括共价键合的二维原子薄膜如石墨烯和二硫化钼或软物质系统如红细胞的血影蛋白骨架或二嵌段共聚物。
2017-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape fluctuations and elastic properties of two-component bilayer membranes
采用两亲性分子的粗颗粒模型研究了双组分双层膜的弹性性质。这里所考虑的两种两亲物的差别仅在于它们的长度。进行分子动力学模拟以分析双组分双层膜的形状波动并确定其弯曲刚度。的弯曲刚度和它的逆被发现是非单调函数的摩尔分数$x_{\rm B}$的较短的B-两亲物，因此，不满足一个简单的杠杆规则。双层的本征面积也表现出对$x_{\rm B}$的非单调依赖性和接近$x_{\rm B} \simeq 1/2$的最大值。
2004-12-16 cond-mat.soft
Structural Properties of Stiff Elastic Networks
弹性梁的网络可以通过拉伸或弯曲其构件而变形。变形的主要模式（弯曲或拉伸）主要取决于网络结构的具体细节。为了阐明微观几何和宏观力学之间的关系，我们描述了网络的结构特征，这些网络仅通过梁的拉伸均匀变形。我们提供了一套方便的几何标准来识别这样的网络，并推导出其有效弹性模量的值。这些准则的分析阐明了弹性网络力学响应的变异性。特别是，我们的研究合理化的细胞和纤维网络的力学行为的差异。
2016-09-22 cond-mat.soft
Induced stresses in quasi-spherical elastic vesicles: local and global Laplace-Young law
在弹性球膜上，不存在由弯曲能引起的应力，相应的Laplace-Young定律不涉及弹性弯曲刚度。然而，当考虑一个轴对称的扰动，捏球，它会导致非平凡的应力在整个膜。在本文中，我们引入了一个理论框架来研究由球周围的几何扰动引起的应力。我们发现当地的平衡力方程沿法线方向的囊泡，并沿单位副法线，切线的膜;同样，闭环上的全局平衡力方程也进行了检查。我们分析了应力的分布在膜上的萌芽过渡发生。对于封闭的膜，我们得到修改后的杨-拉普拉斯定律，出现作为这种扰动的后果。
2018-08-08 cond-mat.soft
The heavy windlass: Buckling and coiling of an elastic rod inside a liquid drop in the presence of gravity
液体滴在弹性杆上可以起到绞盘或绞盘的作用，将杆拉入自身内部并卷绕。这种绞盘效应已被证明是由表面张力力产生的，并且最适合于小系统。在这里，我们研究的情况下，下降是足够大，使其重量干扰表面张力和修改绞盘力学。
2018-02-06 cond-mat.soft
Isogeometric Analysis of Elastic Sheets Exhibiting Combined Bending and Stretching using Dynamic Relaxation
薄壳是一种普遍存在的薄壳结构，它可以承受大的非线性弹性形变，同时表现出弯曲和拉伸的组合模态，具有广泛的现代应用。本文基于经典的Koiter非线性壳理论，提出了一种新的等几何公式，用于研究薄壳的屈曲和失稳问题。使用NURBS基提供了无旋转的、一致的、高阶空间连续性，使得曲率和膜应变可以直接从控制点的位置向量的插值计算。构造了一个伪耗散离散动力系统，用动力松弛法（DR）求出了系统的静力平衡解。一个高性能的计算为基础的DR的实现，并提出了制定基准对几个现有的数值，和实验结果。这种提法的优点，在传统的有限元方法，在评估结构响应的外壳。
2022-06-21 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Elastocapillary coiling of an elastic rod inside a drop
作用在液滴表面的毛细力可以强到足以使小物体变形，并且最近的研究提供了由表面张力引起的弹性不稳定性的几个例子。我们提出了这样一个例子，液滴坐在一个直的纤维，我们表明，液体吸引的纤维，从而线圈内下降。我们推导了系统的平衡方程，计算了分叉曲线，并显示了填充的纤维可以采用几种可能的配置内的下降。我们使用系统的能量来区分不同的配置，并发现随着越来越多的纤维被驱动到液滴内部，二维和三维解决方案之间存在间歇性机制。
2017-04-13 cond-mat.soft
Phase transition of triangulated spherical surfaces with elastic skeletons
一个一阶过渡数值发现在一个球面模型的骨架，这是相互连接的路口。三角形曲面的形状由骨架保持，骨架具有由弯曲刚度$b$表征的一维弯曲弹性，并且曲面除了在接合处之外没有二维弯曲弹性。大$b$的表面膨胀并变成球形，小$b$的表面塌陷并起皱。这两个相通过一阶跃迁彼此分离。虽然这两个表面和骨架被允许自相交，因此，幻影，我们的研究结果表明，可能的相变在生物或人工膜的形状是由细胞骨架保持。
2007-01-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-slipping adhesive contact of rigid cylinder on an elastic power-law graded half-space
本文利用弱奇异积分方程理论和正交多项式方法，研究了幂次弹性梯度半空间上刚性柱体的粘着接触问题。重点放在切向和法向之间的耦合效应，这是在以前的作品往往被忽视。我们的分析表明，耦合效应往往使接触面积最小化的压缩制度。还研究了弯矩对粘附行为的影响。与拉脱力一样，也存在一个临界弯矩，在该弯矩下圆柱体可以从基体上弯曲分离。然而，与拉脱力不同，临界弯矩对梯度材料的梯度指数不敏感。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Buckling without bending morphogenesis: Nonlinearities, spatial confinement, and branching hierarchies
在形态发生过程中，一个无特征的凸状小脑形成褶皱。当它这样做时，皮质厚度在褶皱的顶部（脑回）最薄，在褶皱的谷部（脑沟）最厚。这种现象不能简单地用弹性屈曲理论来解释。最近的极小模型通过将发育中的皮质建模为在径向跨越弹性纤维、皱襞膜和非生长的子皮质的约束下生长的流体来解释这种现象（Engstrom，et.例如，PRX 2019）。在这个无弯曲形态发生的最小屈曲（BWBM）模型中，假设弹性纤维与应变呈线性关系。在这里，我们探讨如何非线性弹性影响BWBM内的形状发展。非线性弹性在控制系统形状的微分方程中产生二次非线性，并导致更尖锐的波谷和更宽的波峰，这是小脑褶皱在发育后期的识别特征。由于发育中的器官通常不是孤立的，我们还探索了空间限制的影响，并观察到波峰变平。最后，作为一个典型的例子，我们提出了一个层次版本的BWBM的一种新的机制，分支形态发生自然出现定性预测后期阶段的发展小脑的形态。
2021-12-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Droplets sitting on thin elastic sheets: A study with the boundary element method
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
采用边界元方法模拟液滴在弹性片上的平衡形状，研究片材厚度、各向同性拉伸和单向拉伸对液滴形态及弹性应力的影响。
2026-05-29 cond-mat.soft
Hydrodynamic induced deformation and orientation of a microscopic elastic filament
我们描述了一个微观弹性细丝浸泡在流体中，并受到均匀的外力的模拟。我们的方法考虑了细丝产生的流动和它所经历的摩擦力之间的流体动力学耦合。虽然忽略这种耦合的模型预测了直线构型的漂移，但我们的研究结果非常不同。值得注意的是，具有垂直于细丝轴的分量的力引起弯曲和垂直对齐。此外，随着力的增加，我们观察到四种形状的制度，从轻微的扭曲到翻滚运动的状态，缺乏一个稳定的状态。我们还识别出边缘稳定结构的出现。这些形状的不稳定性和观察到的对齐可以解释由诱导弯曲和非局部流体动力相互作用的组合作用。这些效应中的大多数应该与刚性微丝（如微管）的实验相关。
2005-03-11 cond-mat.soft
Unexpected decoupling of stretching and bending modes in protein gels
我们发现，通过逮捕的蛋白质溶液的旋节线分解形成的凝胶表现出在两个不同的频域中的弹性性质，弹性模量表现出非常强的依赖于体积分数。考虑到蛋白质的尺寸和网络的特征长度之间的巨大差异，我们将凝胶模型为多孔介质，并表明高和低频率弹性模量可以分别归因于拉伸和弯曲模式。两种模式在频域中的意外解耦归因于所涉及的长度尺度：而拉伸主要涉及两个粒子的相对位移，弯曲涉及具有一千个粒子直径的量级的厚度的股线的变形。
2013-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonaffine rubber elasticity for stiff polymer networks
我们提出了一个理论的弹性交联刚性聚合物网络。刚性聚合物与柔性聚合物不同，是高度各向异性的弹性物体。与机械梁类似，刚性聚合物在弯曲时容易变形，而它们在拉伸力（“拉伸”）方面更硬。与以前的方法不同，网络弹性来自拉伸模式，我们的理论正确地解释了软弯曲响应。一个自洽的有效介质的方法是用来计算宏观弹性模量从微观表征的变形场的“软盘模式”-低能量弯曲激发，保持高度的非亲和性。表征出现的非亲和性的长度尺度由"纤维长度“$l_f$给出，定义为聚合物保持直的尺度。计算的剪切模量的标度特性与最近在二维模型网络中获得的模拟结果非常一致。此外，我们的理论可以应用于合理化散装流变学数据重构肌动蛋白网络。
2007-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bending Elasticity of the reversible Freely Jointed Chain
本文研究可逆自由连接链在固定力系综下的弯曲行为，通过配分函数递推和解析计算揭示了弯曲柔量与闭合铰链比例的非单调性，并建立了与蠕虫状链模型的联系。
2024-12-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Elastic bending energy: a variational approach
流体脂质膜的几何连续模型被认为是使用经典的场论，在协变变分方法。该方法是铸造作为一个高导数拉格朗日制定的连续经典场论，它可以被看作是一个协变版本的场论变分方法，使用高度表示。这种新的拉格朗日公式首先提出了一个通用的重新参数化不变的几何模型，推导出其平衡条件方程，或形状方程，其线性和角应力张量，使用经典的Canham-Helfrich弹性弯曲能量为例。通过将其扩展到存在外力的情况以及异质脂质膜的情况，打破重新参数化不变性，确定了制剂的耐用性。此外，一个有用的和紧凑的一般表达式的自由能的第二变化的拉格朗日公式内获得，作为第一步的膜配置的稳定性的研究。在脂质膜力学中出现的基本实体的表达式的简单结构是拉格朗日变分方法的良好建立的力量的直接后果。该文件是独立的，它是为了提供，除了一个新的框架，也是一个方便的介绍脂质膜的力学。
2017-09-13 cond-mat.soft math-ph math.MP
Force distributions and force chains in random stiff fiber networks
研究了随机刚性纤维网络的弹性问题。纤维的弹性响应的特征在于中心力拉伸刚度以及横向于纤维轮廓作用的弯曲刚度。以前的研究表明，该模型显示出一个异常的弹性制度，其中的拉伸模式是完全冻结和弹性能量是完全由弯曲模式占主导地位。我们证明了模拟和缩放参数，在弯曲为主的\emph{elastic energy}，同样重要的\emph{elastic forces}在很大程度上拉伸为主。通过在微观、介观和宏观尺度上表征这些力，我们发现了力在网络中如何传递的两种机制。虽然小于阈值$F_c$的力被均匀的背景介质有效地平衡，但大于$F_c$的力被发现在整个样品中不均匀地分布，从而引起从颗粒介质已知的高度局部化的力链。
2007-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Twist dominates bending in the liquid crystal organization of bacteriophage DNA
本研究结合冷冻电镜、液晶建模与纽结理论，发现噬菌体P4中DNA液晶相的扭转弹性远强于弯曲弹性，且该结论经Langevin动力学模拟的纽结分布实验验证，揭示了弹性、拓扑与基因组组织的一致性。
2025-10-06 cond-mat.soft q-bio.BM
Statistical mechanics of nanotubes
该研究利用统计物理工具探讨热涨落对纳米管力学性质的影响，发现纳米管曲率引入了与径向涨落相关的特征弹性长度尺度，导致面内弹性模量和弯曲刚度在轴向与周向的重整化行为出现差异，并通过分子动力学模拟验证了结果。
2023-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydroelastic wake on a thin elastic sheet floating on water
本文研究了沿浮于深水表面的弹性薄板作匀速运动的扰动所产生的水弹性尾流。使用高分辨率的互相关成像技术，我们的特点波作为扰动速度的函数，对于不同的片材厚度。水弹性波频散关系的一般理论表达式包括重力、弯曲和拉伸三个分量。独立地测量片材中的弯曲模量和张力。实验数据与理论计算结果吻合较好。
2018-06-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Buckling of elastic filaments by discrete magnetic moments
我们研究了一个理想化的半柔性细丝的屈曲，沿其轮廓放置磁矩。{We给出了磁压缩引起的灯丝临界刚度的解析表达式。为此，我们考虑各种方案的磁性粒子的灯丝的附件。这种模型的一个可能的应用是趋磁细菌的磁小体链。临界抗弯刚度的估计值表明，屈曲可能发生在生物学相关参数范围内，并表明细丝抗弯刚度在稳定细丝抗屈曲方面的作用，这将损害所用细丝抗弯刚度的功能相关性。
2017-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.class-ph
Echinocyte Shapes: Bending, Stretching and Shear Determine Spicule Shape and Spacing
我们用连续介质力学研究了人体红细胞的形状。特别是，我们模型的圆齿状，棘状突起的形状，并显示它们如何可能会出现从质膜的弯曲能量和膜骨架的拉伸/剪切弹性能量之间的竞争。在早期的工作相比，我们精确地计算骨针形状的连续介质力学方程求解适当的边界条件。这种竞争的一个简单的缩放分析揭示了一个弹性的长度设置的长度尺度的针状体，因此，有关的针状体的数量实验观察到的完全发达的棘细胞。
2001-08-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio
Frequency-dependent higher-order Stokes singularities near a planar elastic boundary: implications for the hydrodynamics of an active microswimmer near an elastic interface
流体环境中的自驱动活性粒子的新兴领域最近引起了生物物理学和生物工程界的极大兴趣，因为它们具有广阔的未来生物医学和技术应用前景。这些微泳者通过水介质自主移动，在现实情况下，他们遇到了过多的外部刺激和限制表面具有特殊的弹性特性。基于远场流体动力学模型，我们提出了一个分析理论来描述的物理相互作用和流体动力学耦合之间的自推进的主动微型游泳器和弹性界面，具有抗剪切和弯曲。我们建模的活性剂作为高阶斯托克斯奇点的叠加，并阐明了附近的弹性边界引起的相关的平移和旋转速度。我们的研究结果表明，速度可以分解为剪切和弯曲相关的贡献，接近无滑移刚性壁在稳定极限的活性剂的速度。的瞬态动力学预测，由于弯曲阻力的microswimmer的速度的贡献一般比剪切阻力更明显。我们的研究结果提供了深入了解的控制和指导的人工和合成的自我推进的主动microswimmer弹性约束附近。
2019-09-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exact theory of kinkable elastic polymers
材料本构关系中非线性的重要性在宏观杆的连续介质力学中早已被认识到。尽管对于小偏转角，弯矩（扭矩）响应几乎普遍为线性，但许多杆系统表现出高曲率软化。这些棒系统的特征行为是弯曲局部化的扭结过渡。Cloutier和Widom最近的DNA环化实验提供了证据，证明线弹性弯曲理论无法描述DNA的高曲率力学。受最近的实验工作的启发，我们发展了一个简单而精确的线性弹性高分子链的统计力学理论，该理论可以经历扭结转变。我们用一个单一的参数的扭结行为的特征，并表明，由此产生的理论再现低曲率线弹性行为，这已经很好地描述了蠕虫链模型，以及在最近的环化实验中观察到的高曲率软化。
2004-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamical elastic contact of a rope with the ground
绳索铺设在地面上的一端进行时间依赖性的强制提出了一个原型的弹性动力接触问题，我们研究分析，数值和实验。动力学是由一个无限的线性和非线性共振。在弱弯曲刚度的极限下，发现基频与绳索张力无关。无辐射状态和波辐射状态之间的转变经由一系列掠射分叉发生，由此在绳索和地面之间形成新的接触。掠射分叉在频率-振幅参数空间中形成重叠的Arnold舌。最后，对于具有大弯曲刚度的绳索，当几何非线性很重要时，在几个兴波状态之间观察到双稳定性。
2021-03-26 cond-mat.soft nlin.CD
Transport Phenomena in Fluid Films with Curvature Elasticity
细胞膜是含有多种蛋白质的弹性脂质双层，包括离子通道、受体和支架蛋白。已知这些蛋白质在膜平面中扩散并影响膜的弯曲。实验表明，膜平面中的脂质流动与蛋白质的扩散密切相关。因此，需要有一个综合框架，说明这些进程之间的相互作用。在这里，我们提出了一个理论的耦合平面内的粘性流动的脂质，跨膜蛋白质的扩散，和弹性形变的脂质双层。对膜中的蛋白质进行建模，使得它们通过诱导自发弯曲来影响膜弯曲。我们制定的自由能的膜与Helfrich的曲率弹性能量密度函数修改，以占蛋白质的化学势能。我们推导出该系统的守恒定律和运动方程。最后，我们提出的结果，从量纲分析和数值模拟，并证明了耦合运输过程中的膜弯曲和蛋白质扩散的动力学的影响。
2020-06-23 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Droplet impact on elastic substrates: force scaling crossover
本文研究液滴撞击弹性基底时的最大冲击力标度律，发现其从惯性力标度交叉转变为赫兹冲击标度，并通过高速光弹性层析成像确定相似参数，为软质耐冲击材料设计提供理论依据。
2025-02-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mobility of an axisymmetric particle near an elastic interface
使用一个完全解析的理论，我们计算的领先阶修正的平移，旋转和双折射旋转耦合迁移率的任意轴对称粒子沉浸在牛顿流体移动附近的弹性细胞膜，表现出对拉伸和弯曲的阻力。与频率相关的迁移率校正表示为一般关系，分别涉及粒子的形状相关的体迁移率和形状无关的参数，如膜-粒子的距离，粒子的取向和特征频率与剪切和弯曲的膜。这使得方程适用于一个任意形状的轴对称粒子，只要它的体积迁移率是已知的，无论是解析或数值。对于球形粒子，这些一般关系简化为粒子偏心率的简单表达式。我们发现，修正的平移-旋转耦合流动性主要是由弯曲，而剪切体现在一个更明显的方式在旋转的流动性。我们证明了解析近似的有效性，通过一个真正的扩展的球形粒子的边界积分模拟的详细比较。他们被发现是在一个很好的协议在整个范围内的应用频率。
2016-12-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Designing optimal elastic filaments for viscous propulsion
本文通过泛函优化和伴随变分法推导出弹性细丝沿长度方向的最优弯曲刚度分布，以最大化粘性推进力，发现最优设计为基部硬、远端软，为人工微游泳器设计提供理论指导。
2025-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Effect of Bending Anisotropy on the 3D Conformation of Short DNA Loops
使用弹性模型，考虑到弯曲刚度的各向异性的平衡的三维形状的相对较短的循环的DNA进行了研究。使用一个合理的估计的各向异性，它被发现，环化的DNA的长度是不是整数倍的间距采取非平凡的形状，涉及弯曲的平面和扭结的形成。序列不均匀性对DNA形状的影响得到解决，并显示出增强的几何特征。这些发现可以揭示DNA构象在蛋白质-DNA相互作用中的作用。
2008-11-20 cond-mat.soft q-bio.BM
On the Bending Energy of Buckled Edge-Dislocations
对带有拓扑缺陷的弹性膜的研究有着悠久的历史，至少可以追溯到20世纪50年代。当允许在三维空间中屈曲时，具有缺陷的膜可以完全释放其面内应变，剩余弯曲能量，其刚性模量与拉伸模量相比较小。在本文中，我们研究膜与一个单一的边缘位错。我们证明了与无应变配置相关的最小弯曲能随系统的尺寸几何发散。
2017-09-05 cond-mat.soft math-ph math.MP
Patterning of multicomponent elastic shells by Gaussian curvature
本研究通过模拟三组分弹性壳体，揭示平均弯曲能、高斯弯曲能与界面线张力竞争如何驱动蛋白组分按边缘、顶点和面图案化分布。
2023-07-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Droplets capped with an elastic film can be round, elliptical, or nearly square
我们目前的实验表明，部分润湿液滴覆盖拉紧弹性膜是高度可调的。调节张力允许控制接触角和液滴形态。通过利用这些弹性边界，液滴可以被制成具有可调节的纵横比的椭圆形，并且甚至可以被转变成接近正方形的形状。该系统可用于创建可调谐液体透镜，而且，提出了一种独特的方法来液体图案化。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
The optimal elastic flagellum
能动的真核细胞在粘性液体中通过鞭毛传递弯曲变形波来推动自己。一个无限长的鞭毛实现流体动力学最佳的低雷诺数运动时，其本地切线和游泳方向之间的角度保持恒定沿其长度。因此，最适鞭毛在三维中采用螺旋形（光滑），在二维中采用螺旋形（不光滑）。从物理上讲，生物有机体（或工程微型游泳者）必须消耗内能，以产生负责运动的变形波。在这里，我们提出了一个物理动机的最佳鞭毛形状的推导。我们确定的鞭毛波的形状，导致最快的游泳，同时最大限度地减少了适当定义的能量消耗的分析和数值。我们的新方法是定义一种能量，它不仅包括对周围流体的功，而且包括（1）在鞭毛弯曲时弹性储存的能量，（2）在负责产生弯曲波（微管）的聚合物细丝的内部滑动中弹性储存的能量，以及（3）由于内部流体的存在而产生的粘性耗散。这种方法以流体动力学效率的小损失为代价，正则化了二维变形的最佳形状。有限大小的鞭毛的最佳波形取决于旋转运动和弯曲成本之间的竞争，我们观察到一个令人惊讶的偏向半整数波数。它们的最终流体动力学效率高于6%，显著大于游泳细胞的流体动力学效率，因此表明进一步生物调谐的可用空间。
2009-09-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Criticality and isostaticity in fiber networks
弹性网络的刚性敏感地取决于其内部连接性和组分之间相互作用的性质。通过中心力相互作用的粒子在均衡阈值附近经历零温度刚性-渗流转变，其中约束和内部自由度在数量上相等。纤维网络，如形成细胞骨架的那些，由于额外的弯曲约束，在较低的阈值下变得刚性。然而，弯曲控制网络力学的程度仍然是一个相当有争议的话题。我们研究了具有可变配位数的无序纤维网络，包括中心力均衡点的上方和下方。这一点控制了从拉伸到弯曲主导弹性的广泛交叉。引人注目的是，这种交叉表现出异常的拉伸和弯曲刚度的剪切模量的幂律依赖。在中心力均衡点-远高于刚性阈值-我们发现发散应变波动连同发散相关长度$ξ$，这意味着在这个简单的力学系统的连续弹性的长度尺度小于$ξ$的故障。
2010-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
