Signatures of elastoviscous buckling in the dilute rheology of stiff polymers
当刚性聚合物在剪切流中翻滚时，其经历压缩粘性力，这可导致其屈曲并随着流动强度的增加而经历一系列形态转变。我们使用数值模拟来揭示这些过渡的刚性聚合物的稀悬浮液的稳定剪切流变学的影响。我们的结果同意经典的缩放布朗杆在相对较弱的流动，但离开他们以上的屈曲阈值。弹性粘性屈曲的特征包括剪切变稀的增强和法向应力差的增加。我们讨论了我们的研究结果，在刚性布朗杆和非布朗弹性纤维过去的工作，并强调了微妙的作用，热波动触发不稳定性。
2021-06-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Buckling and post-buckling of anisotropic at panels subjected to axial and shear in-plane loadings accounting for classical and refined structural and nonlinear theories
本文采用卡雷拉统一公式（CUF）研究了复合材料板的大挠度和后屈曲。因此，几何非线性的控制方程和相关的增量方程导出的基本核，这是不变的理论近似阶。通过使用拉格朗日展开函数在整个层合板厚度和经典的有限元（FE）近似，逐层（LW）细化板模型实现。采用基于弧长约束的路径跟踪方法的牛顿-拉夫森线性化格式求解几何非线性复合材料板问题。在这项研究中，不同的复合材料板进行大挠度/旋转和后屈曲分析，并相应的平衡曲线与现有文献中的结果或传统的基于有限元的解决方案进行了比较。各种参数，如堆叠顺序，层数，加载条件，和边缘条件的影响进行了演示。验证了该方法求解复合材料板几何非线性问题的准确性和可靠性。
2021-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A quaternion-based continuation method to follow the equilibria and stability of slender elastic rods
我们提出了一个理论和数值框架来计算细长弹性杆的平衡和稳定性的分叉。通过参数化中心线的位置并利用四元数来表示材料框架的方向，以几何精确的方式处理杆的3D运动学。平衡方程及其解的稳定性是从机械能导出的，其中考虑了内部力矩（弯曲和扭转）、外力和扭矩的贡献。我们使用四元数允许平衡方程被写在一个简单的二次形式和有效地解决了渐近数值连续方法。这种有限元摄动方法提供了互动访问半解析平衡分支，在对比从经典的最小化或预测校正技术获得的个别解决方案点。举例来说，我们应用我们的数值来解决极端扭曲下的自然弯曲杆的具体问题，并与我们自己的精确模型实验进行详细的比较。优秀的定量协议之间的实验和模拟的基础3D屈曲不稳定性和所产生的复杂配置的表征。
2012-12-22 cond-mat.soft
Combining mechanical and chemical effects in the deformation and failure of a cylindrical electrode particle in a Li-ion battery
提出了一个研究锂离子电池中圆柱形硅阳极颗粒在锂化过程中的力学行为的一般框架。考虑了应力和锂在硅中浓度之间的双向耦合，包括塑性形变的可能性，并考虑了两种特殊情况。首先，假设圆柱形颗粒没有表面牵引力，其次，防止圆柱体的轴向变形。在这两种情况下，塑性拉伸贯穿整个圆柱体，而不是像球形阳极颗粒中常见的那样仅在表面附近发展。结果表明，应力的演变既取决于锂化速率和外部约束。此外，当圆柱体在锂化期间膨胀时，其可以产生足够大的压缩轴向应力以引起屈曲，这进而可能导致机械故障。作为经典欧拉屈曲准则的修正，得到的膨胀诱导屈曲的显式准则显示了半径增加的稳定效果和轴向应力的失稳效果之间的竞争。
2014-07-31 cond-mat.soft
Compression-induced continuous phase transition in the buckling of a semiflexible filament for two and three dimensions
该研究利用平均场理论，揭示有限温度下固定端距压缩的半柔性链会发生连续屈曲相变，修正了欧拉屈曲理论的相关结论，可为生物相关场景中丝状生物分子的行为研究提供参考。
2022-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Penetration of Rigid Rods, Flexible Rods, and Granular Jets into Low-Density Granular Media
Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla（普埃布拉自治大学物理研究所）；Gulliver, CNRS, ESPCI Paris, Université PSL（高勒维尔实验室，法国国家科学研究中心，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学）
研究了刚性杆、柔性杆和颗粒喷射体在二维颗粒床中垂直渗透的动力学，发现杆因床体密度不均快速偏离初始方向，旋转后沿曲线轨迹运动，短杆因惯性矩小更易偏离，长柔性杆易发生屈曲，而刚性杆穿透更深。
2026-03-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spicules and the effect of rigid rods on enclosing membrane tubes
由于例如微管、肌动蛋白丝或镰状血红蛋白纤维朝向膜的生长，在非线性变形状态下，膜管（针状体）出现在细胞或人工膜中。我们计算的轴向力所施加的圆柱形膜管，其平均半径，考虑到波动膜和封闭杆之间的空间相互作用。当分离接近零时，限制封闭杆表面附近的波动膜所需的力发散。这导致轴向力在平方根和随着张力增加和管半径收缩对膜张力的线性依赖性之间的平滑交叉。这种交叉可以发生在最生理相关的膜张力。我们的工作可能是重要的（一）解释实验中，轴向力是相关的管半径或膜张力（ii）在狭窄的管道中，这些波动的影响控制管半径的生物聚合物生长的动力学理论。
2005-07-27 cond-mat.soft q-bio.SC
Nonlinear buckling and symmetry breaking of a soft elastic sheet sliding on a cylindrical substrate
本文研究了刚性圆柱基片外包裹的薄板的轴向压缩问题。在类似的系统中所表现出的折叠到折叠的过渡相比，我们发现，片总是折叠成一个单一的对称折叠，而周期解是不稳定的。在进一步压缩时，溶液破坏对称性并稳定为横卧褶皱。使用线性分析和数值计算，我们理论上预测的屈曲力和能量的压缩位移的函数。我们比较我们的理论实验采用圆柱形氯丁橡胶片，发现非常好的协议。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rods coiling about a rigid constraint: Helices and perversions
机械不稳定性可以用来设计创新的结构，能够在外部刺激的存在下改变它们的形状。在这项工作中，我们推导出一个数学模型的弹性梁受到轴向力和约束，以顺利地沿刚性支撑滑动，其中杆的中线和约束之间的距离是固定的和有限的。使用理论和计算技术，我们的特点是这样的机械系统，其中的轴向力和梁的自然曲率作为控制参数的分叉。我们发现，在一个直的支持的存在下，杆可以变形成具有螺旋和变态，即过渡区连接在一起的两个螺旋与相反的手征的形状。所提出的模型的数学预测进行了比较，与一些实验，表现出良好的定量协议。特别是，我们发现，屈曲配置可能会表现出多个变态，我们提出了一个可能的解释，这种现象的基础上的能量景观的力学系统。
2021-01-26 cond-mat.soft physics.class-ph
Growth and remodeling control shape memory in morphogenetic rods
University of Chicago（芝加哥大学）；Biozentrum, University of Basel（巴塞尔大学生物中心）；University of Basel（巴塞尔大学）
研究生长的粘弹塑性棒，发现重塑在形状复杂性和可重复性间有权衡，存在最优塑性保护初始模式，生长能打破此权衡，确定重塑和生长速率是控制编码模式走向的关键因素。
2026-07-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Influence of constraints on axial growth reduction of cylindrical Li-ion battery electrode particles
锂离子电池中的硅阳极颗粒在充电期间的体积膨胀可能导致产生不期望的内应力。对于圆柱形颗粒，如果膨胀由于其他颗粒或支撑结构而在轴向方向上受到约束，则这种生长也可能通过屈曲导致失效。为了缓解这个问题，减少轴向增长的可能性进行了理论研究，通过研究简单的修改的实心圆柱体的几何形状。首先，考虑从内部或从外部锂化的环形圆柱体。在这两种情况下，轴向生长的减少并不显着。接下来，明确的物理约束进行了研究，通过添加一个非增长的弹塑性材料：第一，外部环形约束固体硅圆柱体，第二个棒状的内部约束的环形硅圆柱体。在这两种情况下，发现如果约束材料的屈服应力显著高于硅的屈服应力和/或约束的厚度相对高，则可以减少轴向生长。相图的外部和内部约束的情况下，以确定理想的操作区。最后，解释的相图和隔离的关键物理原理，提出了两种不同的简化模型，并恢复数值模拟结果的重要定性趋势。
2014-11-24 cond-mat.soft
Motor-free actin bundle contractility driven by molecular crowding
悬浮，棒状粒子的建模方法和最近的实验数据表明，耗尽力显示不同的签名取决于这些粒子的取向。已经表明，两个杆的轴向吸引力产生0.1pN的收缩力，该收缩力与两个杆的相对轴向位移无关。在这里，我们测量耗尽引起的相互作用的肌动蛋白束扩展相空间的单对杆的多粒子系统。与细丝对相反，我们发现力高达3pN。束松弛力呈指数衰减，平均衰减时间为3.4s。这些不同的动力学解释的框架内的数学模型，采取成对的相互作用的多丝规模。用于我们实验的大分子含量远低于细胞的拥挤度。因此，我们提出，产生的力量可以有助于生物力的产生，而不需要将化学能转化为机械功。
2015-03-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Electro-mechanically guided growth and patterns
几个实验已经证明了在许多生物组织和水凝胶中存在机电效应，以及其对生长、迁移和斑图形成的实际影响。在这里，为了模拟这些相互作用，并捕捉一些生长现象在自然界中发现，我们扩展体积增长理论占电弹性耦合。基于乘法分解，我们给出了电弹性固体在外场和电场作用下各向同性生长和斑图形成的一般分析。作为一个例子，我们处理的情况下，管状结构来说明一个机电引导的轴向应变和径向电压的影响下的增长。我们的数值计算结果表明，高电压可以提高残余应力分布的不均匀性，并诱导拉伸屈曲，而低电压可以延迟的发病的扭曲形状，也可以产生更复杂的形态。在可控范围内，轴向拉伸拉伸显示出稳定管并帮助形成更复杂的3D图案的能力，而压缩拉伸则促进不稳定性。外加电压和外部轴向应变对引导生长和斑图形成都有显著影响。我们的建模提供了一个基本的工具，用于分析电弹性材料的生长，这可能是有用的设计一个模式处方策略或增长自组装工程。
2020-07-06 cond-mat.soft nlin.PS
