Nonlinear Dynamics of Spherical Shells Buckling under Step Pressure
研究了完全弹性球壳在外压作用下的动态屈曲问题。从非线性动力学的角度揭示了屈曲现象的基本数学特征。为了捕捉强大的屈曲预紧敏感性，初始几何缺陷的形式在每个极点的轴对称凹坑。阶跃压力下的动力屈曲与准静态屈曲压力有关。在给定压力的条件下，这两种载荷都会使壳体发生灾难性的破坏.阻尼在动力屈曲中起着重要的作用，因为模态之间的时间相关的非线性相互作用，特别是球对称“呼吸”模态和屈曲模态之间的相互作用。在本文中，我们认为，阻尼的精确频率依赖性并不重要，因为大多数阻尼发生在一个单一的频率（呼吸频率）。一般来说，没有一个唯一的阶跃压力阈值将与屈曲相关的响应与不屈曲相关的响应分开。相反，存在一系列的屈曲阈值，取决于阻尼和缺陷的水平，将屈曲发生的压力与不发生的压力分开。对于具有小缺陷和中等缺陷的壳体，动态阶跃屈曲压力可以大大低于准静态屈曲压力。
2019-02-06 cond-mat.soft nlin.PS
The most severe imperfection governs the buckling strength of pressurized multi-defect hemispherical shells
本文通过有限元模拟研究含压多缺陷半球壳的屈曲行为，发现最严重缺陷决定屈曲起始，并提出可用单缺陷描述简化研究多缺陷壳屈曲。
2024-10-15 cond-mat.soft
Axisymmetric Ridges and Circumferential Buckling of Indented Shells of Revolution
当戳一个薄壳状结构，如塑料水瓶，经验表明，一个初始的轴对称凹坑周围的压痕点形成。这个凹陷的脊部随着凹陷的增加，最终形成多边形。多边形阶数通常随着进一步缩进而继续增加。在球壳的情况下，无论是潜在的轴对称变形和屈曲的演变进行了详细的研究。然而，对一般几何的行为知之甚少。在这项工作中，我们描述的几何和力学特征的轴对称脊，形成在缩进一般的旋转壳与非负高斯曲率和条件，周向屈曲的脊。我们表明，根据“镜像屈曲”的假设，如果问题是无量纲的，使用未变形的壳中剖面在脊径向位置的局部斜率，可以写一个统一的描述这个脊。在尺度形式上，对于不同的中剖面，脊的性质以完全不同的方式演化。聚焦于具有恒定高斯曲率的旋转浅壳的压痕，我们使用我们的理论框架来研究脊在周向屈曲阈值处的特性，并评估镜像屈曲假设对浅壳方程的线性稳定性分析的有效性，显示出非常好的一致性。我们的研究结果强调，在锯齿薄壳的周向屈曲是由一个复杂的相互作用的几何形状和应力状态的脊。我们的研究结果将提供更深入的了解薄壳的力学。这可以使压痕用于测量各种壳体几何形状的机械性能或用于设计具有特定机械行为的壳体。
2022-05-30 cond-mat.soft
Comparing the buckling strength of spherical shells with dimpled versus bumpy defects
本文研究了缺陷几何形状对外压作用下球壳临界屈曲条件的敏感性的影响。具体来说，我们进行了比较研究，壳包含酒窝（向内）与凹凸不平（向外）高斯缺陷。在最近的许多壳体屈曲研究中，前者已经成为标准形状，而后者仍然大多未被探索。我们采用有限元模拟，这是以前对实验进行了验证，计算击倒因子的两种情况下，同时系统地探索参数空间的缺陷几何形状。对于相同幅度的缺陷的振幅和角宽度，我们发现，含有凹凸不平的缺陷的壳一贯表现出显着更高的击倒因素比壳更经典的酒窝缺陷。此外，作为缺陷的振幅和宽度的函数的击倒的关系在这两种情况下是定性不同的，这也表现出不同的后屈曲行为。根据这两种情况下的平均曲率曲线的定性差异，对结果进行了推测性解释。
2022-12-13 cond-mat.soft
How Does A Porous Shell Collapse? Delayed Buckling And Guided Folding Of Inhomogeneous Capsules
胶体胶囊可以承受外部渗透压;然而，对于足够大的压力，它们最终会弯曲。该过程可受到胶囊壳中结构不均匀性的强烈影响。我们探讨了如何在屈曲开始前的时间延迟减少的壳更不均匀，这种行为可以定量地理解耦合壳理论与达西定律。此外，我们表明，壳的不均匀性可以显着改变折叠后的胶囊所采取的途径。
2012-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Active buckling of pressurized spherical shells : Monte Carlo Simulation
通过打破细致平衡的Monte Carlo模拟，发现主动或静息状态可分别诱发或解除加压球壳的屈曲，据此提出可光学控制屈曲的微观弹性球壳的实验设计思路。
2023-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The secondary buckling transition: wrinkling of buckled spherical shells
我们从理论上解释了瘪球壳形状的完整序列。随着体积的减小，壳体最初保持球形，然后经历经典屈曲失稳，出现轴对称的韧窝，最后在韧窝边缘附近出现褶皱，在二次屈曲过渡中失去轴对称性。我们描述的第一个轴对称屈曲过渡的数值积分的完整的形状方程组和一个近似的分析模型，由于Pogorelov。在屈曲的形状，这两种方法表现出局部压缩环向应力的区域中，实验和模拟显示多边形皱纹的发展，沿凹窝边缘。在基于扁壳稳定性方程的简化模型中，导出了压缩环向应力的临界值，在该临界值下，压缩的周向纤维将屈曲出其圆形形状以释放压缩。将该临界准则应用于轴对称模型的解，可以计算二次屈曲转变的临界体积。使用Pogorelov方法，我们还获得了一个解析表达式的临界体积在二次屈曲过渡：临界体积差的比例线性与弯曲刚度，而临界体积减少在经典的轴对称屈曲过渡比例与弯曲刚度的平方根。这些结果证实了另一个稳定性分析的框架内的Donnel，Mushtari和Vlasov（DMV）壳理论，并在文献中提供的数值模拟。
2014-08-05 cond-mat.soft
The shallow shell approach to Pogorelov's problem and the breakdown of `mirror buckling'
我们提出了一个详细的渐近分析的点压痕的无压，球弹性壳。以前的分析这个经典的问题已经假设，足够大的压痕深度，这样的壳变形的“镜面屈曲”-一部分的壳反转成为一个球冠与相等，但相反的曲率未变形的壳。然后，变形能量被定位在壳的变形部分和未变形部分连接在一起的脊中，通常被称为波戈列洛夫脊。而不是使用的能量制剂，我们重新审视这个问题的观点的浅壳方程，并进行渐近分析，利用压痕深度的大。这首先揭示了当压头靠近时，与镜面屈曲有关的应力分布是奇异的。点压痕的这一后果意味着，镜面屈曲必须修改，以纳入外壳的弯曲刚度接近压头，并产生一个复杂的渐近结构与七个不同的空间区域。这与通常假设的三个区域（镜面屈曲、脊部和未变形）形成对比，并对最终导致壳体方位屈曲的大压缩环向应力产生了新的认识。
2017-12-20 cond-mat.soft
Buckling patterns of complete spherical shells filled with an elastic medium under external pressure
研究了充液充压球壳的临界屈曲特性。本文提出了一个基于小挠度薄壳理论的模型，并结合变分原理求解了该模型的方程。在精确公式中，最初不使用轴对称和非延伸假设，弹性介质被建模为Winkler地基，即，使用具有恒定基础模量的非耦合径向弹簧，该弹性模量与壳体屈曲模式的波数无关。基于瑞利-里兹方法的简化近似也被引入临界屈曲压力和模态数，具有相当程度的准确性。特性模态形状证明了广泛的材料和几何参数。建立相图，以获得所需的厚度半径，刚度比为所需的模式配置文件。本精确公式可以很容易地扩展到适用于更一般的情况下，非轴对称屈曲问题。
2011-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Shock-Sensitivity in Shell-Like Structures: with Simulations of Spherical Shell Buckling
在增加的压力下，未屈曲的壳体处于亚稳态，当接近屈曲载荷时，该亚稳定状态变得越来越不稳定。因此，为了引起过早屈曲，侧向扰动必须克服在屈曲时达到零的减小的能量势垒。两个典型的问题，表现出严重的形式，这种行为是轴向压缩圆柱壳和外部加压球壳。针对圆柱体，最近提出了一种非破坏性的技术来估计“冲击敏感性”的实验室试样使用横向探头来测量非线性载荷-挠度特性。如果在路径上遇到了一个破环分叉，计算机模拟显示了如何通过受控的次级探针来抑制这种情况。在这里，我们扩展我们的理解，一般而言，如何一个单一的控制可以捕获远程鞍解：特别是如何一个对称的探针可以找到一个不对称的解决方案。然后，更具体地说，我们分析了球壳与点和环探头，在具有挑战性的条件下测试程序，以评估其适用范围。而不是一个分叉，球壳提供了一个不稳定的折叠（极限点）的探针的刚性控制下的挑战。
2015-10-06 cond-mat.soft nlin.PS
The Origin of Imperfection Sensitivity in the Buckling of Cylindrical Shells
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文通过数值延拓和分岔分析揭示，圆柱壳屈曲的缺陷敏感性源于缺陷几何改变分岔结构，而非仅缺陷大小。
2026-09-18 cond-mat.soft math.DS nlin.PS
Activity driven buckling and pattern formation in shells of oriented solids
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
研究嵌入定向有序粒子的可变形弹性表面壳，发现活动应力驱动新屈曲失稳和非线性图案，线性稳定性分析揭示模式由向列取向和活动符号选择，非线性模拟发现菱形图案和动态状态。
2026-06-19 cond-mat.soft
Buckling of lipidic ultrasound contrast agents under quasi-static load
在高频压缩载荷下，超声造影剂的崩解历来被解释为表面张力的消失。与此相反，弹性壳体的屈曲是已知的，当昂贵的压缩应力通过弯曲释放时发生。通过对圆柱壳的准静态压缩实验，在经典弹性屈曲理论框架下分析了圆柱壳的屈曲事件，推导了圆柱壳的力学特性。然后将它们与通过声学表征获得的结果进行比较。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Anisotropic colloids through non-trivial buckling
本文介绍了胶体颗粒屈曲的实验、理论和数值研究进展。通过乳液模板法制备的充油薄壳在水和乙醇的混合物中表现出屈曲，这是由于核在外部介质中溶解。这导致构象与一个单一的凹陷，无论是轴对称或多边形取决于壳的几何特征。这些构象可以在理论上和/或数值上再现的均匀的球形薄壳的弯曲和拉伸弹性的模型，提交各向同性的外部压力。
2008-02-27 cond-mat.soft
(Dis)continuous buckling transition in elastic shell mediated by contact
Keio University（庆应义塾大学）
研究通过接触几何形状揭示了弹性壳体snap-buckling转变的机制，表明通过调节表面几何形状可优化软体机器人性能。
2025-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Probing shells against buckling: a non-destructive technique for laboratory testing
本文讨论了压缩结构，如壳体，表现出灾难性的屈曲和臭名昭著的缺陷敏感性的测试。其中心概念是通过控制横向位移来探测加载的结构试件，以获得对其屈曲行为的定量了解，并测量屈曲的能垒。这可以提供关于结构的刚度和鲁棒性的设计信息，以防止在能量和力的景观方面的屈曲。这一领域的发展相对较新，但进展迅速，令人鼓舞。最近对均匀压缩球壳和轴向加载圆柱体的实验测试表明，与理论解非常吻合。探测技术可能是测试原型结构的一个有价值的实验程序，但在使用它之前，必须检查和解决一系列潜在的问题。探测响应是高度非线性的，并且可能发生各种并发症。在这里，我们对意外的极限点和分叉进行了仔细评估，这些极限点和分叉可能伴随着探测，导致并发症，甚至可能导致测试样本的崩溃。首先，在探头位移的极限点（与尖点不稳定性和折叠），可以导致动态屈曲作为探测的进展，在体积控制下的球壳的屈曲所示。其次，还讨论了探测路径上可能发生的导致探测响应变得不稳定的各种类型的分叉。为了克服这些问题，我们概述了可能需要稳定响应的整个结构的额外控制。
2017-12-13 cond-mat.soft math.DS
The nonlinear buckling behavior of a complete spherical shell under uniform external pressure and homogenous natural curvature
本文研究了球壳在均匀外压和均匀自然曲率联合作用下的稳定性问题。非机械刺激，例如倾向于改变弹性体的静止曲率的刺激，在大范围的天然和工程系统中普遍存在，并且可能由于热膨胀、pH变化、差异溶胀和差异生长而发生。在这里，我们研究如何存在的一个不断变化的自然曲率和外部压力修改一个完整的球壳的稳定性。我们表明，由于压力和曲率之间的力学类比，正的自然曲率可以严重破坏薄壳的稳定性，而负的自然曲率可以加强壳的屈曲，提供了可能性，设计的壳屈曲在理论极限或以上的压力，即一个敲高因子。这些结果直接从经典的压力下的壳体的稳定性分析，并突出了重要的作用，非机械刺激可以有修改的薄壳中的膜状态的应力。
2018-10-09 cond-mat.soft
Harnessing energy landscape exploration to control the buckling of cylindrical shells
即使是简单的薄壳，后屈曲响应的复杂性和不可预测性也给利用屈曲转变的新兴技术提出了巨大的挑战。在这里，我们全面调查的屈曲景观，以显示完整的复杂性的稳定屈曲状态和它们之间的过渡机制。这是通过结合一个简单的和通用的三角网格模型的壳形态建模与高效的高维自由能最小化和过渡路径寻找算法。我们展示了如何简单的自由能景观短，轻度压缩气缸变得更加复杂，在高压缩应变或纵横比。然后，我们利用这些景观介绍了一种有效的方法，有针对性的设计-景观偏置。这是用来通知厚度修改，使景观重新设计，并发展的结构是高度抵抗横向扰动。我们的方法是通用的，并可以扩展到研究后屈曲响应的其他几何形状。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
A Universal Localized Failure Mechanism for Real Cylindrical Shells
针对真实圆柱壳因几何缺陷导致屈曲载荷难预测的问题，本文揭示通用局部化屈曲模态及其一维非线性关系，并提出侧向探测无损方法，预测误差在1%以内。
2024-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Buckling of thermally fluctuating spherical shells: Parameter renormalization and thermally activated barrier crossing
研究了热涨落对球形静止弹性薄胶囊屈曲行为的影响。热涨落通过两种机制影响屈曲不稳定性。一方面，由于不同波长的法向位移模式之间的非谐耦合，热波动可以使胶囊的弹性性质和压力重新归一化。这有效地降低了其临界屈曲压力[Kosmrlj and Nelson，Phys. Rev. X 7，011002（2017）]。另一方面，屈曲形状在低于经典屈曲压力的压力下已经是能量有利的。然而，在这些压力下，屈曲需要克服一个能量势垒，它只在临界屈曲压力下消失。在存在热波动的情况下，胶囊可以通过已经在低于临界屈曲压力的压力下的热激活自发地克服热能量级的能量势垒。我们重温参数重整化的热涨落和制定的屈曲准则的基础上尺度相关的重整化参数，以获得温度依赖的临界屈曲压力。然后，我们量化的压力依赖的能量障碍屈曲临界屈曲压力以下，使用数值能量最小化和分析参数。这使我们能够获得依赖于温度的临界压力屈曲的热激活超过这个能量障碍。最后，我们研究了参数重整化和热激活的组合效应，通过使用重整化参数的能量势垒的热激活，得到了我们的最终结果的温度依赖的临界压力，这是显着低于结果，如果只考虑参数重整化或只考虑热激活。
2018-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lifting, Loading, and Buckling in Conical Shells
本研究结合理论、模拟与实验重新探究圆锥壳承载能力，修正了经典屈曲载荷结论，推导新的薄极限临界载荷公式，还发现深度后屈曲的复杂形态及其对活性圆锥提升性能的限制。
2023-10-06 cond-mat.soft
Buckling of geometrically confined shells
我们研究的周期性屈曲模式时出现的弹性壳受到几何约束。残余膨胀提供了一系列形状（鞍形，轧制板，圆柱体和球形截面），这些形状的外在和内在曲率各不相同。我们的实验和数值数据表明，当这些结构被径向限制时，一个单一的几何参数-总壳半径与不受约束的材料量的比率-预测形成的瓣的数量。然后，我们推广我们的模型来解释这个参数作为一个有效的基础刚度松弛的面内约束。在实验上，我们表明，减少横向限制的鞍瓣数减少根据我们的有效刚度模型。因此，一个几何参数捕获波数通过广泛的径向和横向的限制，连接壳的形状的边界的形状，限制it. We预计这些结果是相关的壳形状的扩展，从而适用于设计的形状-移动材料和软结构的膨胀和增长。
2018-10-10 cond-mat.soft
Buckling instability causes inertial thrust for spherical swimmers at all scales
微型游泳者，其中有抱负的微型机器人，通常必须应付流动的粘性力占主导地位，其特征是低雷诺数（$Re$）。这意味着对身体运动的可能序列的约束，这些序列必须是非互易的。此外，强阻力的存在限制了所得速度的范围。在这里，我们提出了一个游泳机制，它使用的屈曲不稳定性引发的压力波，以推动一个球形，空心壳。与宏观实验模型，我们表明，净位移产生在所有$Re$制度。在中间$Re$处达到由非平凡历史效应引起的最佳位移。我们表明，由于快速激活引起的不稳定性，这一制度是可达到的微观壳。快速动力学还允许用标准行进超声波进行高频激励。规模的考虑预测的游泳速度为1厘米/秒的远程控制microrobot，一个合适的值，如药物输送的生物应用。
2017-10-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Virus shapes and buckling transitions in spherical shells
我们表明，二十面体包装的蛋白质壳粒提出的卡斯帕和Klug球形病毒变得不稳定，以小面足够大的病毒大小，在类似的屈曲不稳定性的向错在二维晶体。我们的模型，薄弹性壳的非线性物理的基础上，产生良好的一个参数适合在真实空间中的大型球形病毒的全三维形状。小平面的形状仅取决于无量纲的Foppl-von Karman数γ=YR^2/κ，其中Y是蛋白质外壳的二维杨氏模量，κ是其弯曲刚度，R是平均病毒半径。该形状可以根据球谐展开更定量地参数化。我们还研究了极大γ（10^3 < γ< 10^8）的弹性壳理论，发现结果适用于冷冻断裂和电子显微镜研究的大囊泡的二十面体形状。
2003-11-27 cond-mat.soft q-bio.BM
Osmotic buckling of spherical capsules
本文研究了弹性球壳在渗透压作用下的屈曲问题。我们比较我们的结果的分叉行为与结果的机械压力控制下的屈曲，也就是说，与空胶囊内部。我们发现渗透和机械屈曲的屈曲状态之间的显着差异。机械压力控制总是导致相对侧接触的完全塌陷状态，而具有单个有限凹坑的未塌陷状态对于渗透压控制是通用的。对于足够大的内部渗透剂浓度，渗透压控制在质量上类似于体积控制下的屈曲，其中体积由壳内外的渗透剂浓度规定。我们提出了一个定量的理论，它也捕捉壳的弹性渗透压和体积之间的关系的影响。这些发现是相关的屈曲形状的控制在应用中。我们展示了如何渗透浓度可以用来控制屈曲壳的体积。导出了渗透压、弹性模量与胶囊体积之间关系的精确解析式。这也允许使用弹性胶囊作为渗透压传感器或从响应于渗透压变化的形状变化推断弹性性质和内部渗透剂浓度。我们将我们的研究结果应用于已发表的实验数据。
2014-09-11 cond-mat.soft
Designing a braille reader using the snap buckling of bistable magnetic shells
本研究提出一种基于双稳态磁壳屈曲、磁驱动与气动加载的可编程盲文点设计方案，经实验验证模拟有效性并探索设计空间，证实其可满足盲文标准且具备可逆双稳态、快速切换的优势，同时指出了未来制造需解决的问题。
2023-07-20 cond-mat.soft
Buckling of Spherical Capsules
我们研究屈曲软弹性胶囊在负压下或胶囊体积减少。基于非线性壳理论和超弹性膜壳假设，推导了轴对称和初始球形膜壳的形状方程，并进行了数值求解。发现了丰富的分叉行为，这是在分叉图。能量优选的稳定配置推导出从最小能量的原则都规定的体积和规定的压力。我们发现，屈曲形状是积极有利的已经在较小的负压和较大的临界体积比经典屈曲不稳定性预测。通过防止自相交强烈减少体积，我们得到了一个完整的图片的屈曲过程，并可以遵循的形状从初始未变形状态通过屈曲不稳定到完全崩溃的状态。有趣的是，分叉和稳定胶囊形状的顺序不同，规定的体积和规定的压力。在屈曲状态下，我们发现压痕边缘的曲率和弯曲模量之间的关系，它可以用来确定弹性模量从实验形状分析。
2011-09-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Buckling of stiff polymer rings in weak spherical confinement
限制是一种通用的和完善的工具，研究聚合物的性质，无论是了解生物过程或开发新的纳米生物材料。研究了半柔性聚合物环在不可穿透壳层的弱球形约束下的构象。我们开发了一个分析参数的主导聚合物的轨迹取决于聚合物的弹性和熵的贡献。进行蒙特卡罗模拟以评估概率密度中的聚合物环构象，并通过形状测量非球面性和非球面性的性质。的平均非球面性和平均性质的非球面性的分析参数的比较证实了我们的推理，以解释聚合物环的构象在刚性政权，弹性响应占上风。
2010-06-24 cond-mat.soft q-bio.BM
Secondary polygonal instability of buckled spherical shells
当一个球形的弹性胶囊被放气时，它首先是轴对称的，随后在二次失稳中失去轴对称性，在二次失稳中，凹坑获得多边形形状。我们解释了这种二次多边形屈曲的皱纹发展在内侧的凹坑边缘，在压缩环向应力。通过对轴对称屈曲形状的分析，发现在凹坑边缘处存在一个具有抛物线应力分布的压环向应力。我们进一步表明，存在一个临界值，这个环向应力，它变得有利于膜屈曲出其轴对称形状，从而释放压缩。失稳机制类似于在压缩应力下褶皱的形成。一个简化的稳定性分析使我们能够量化的临界应力的二次屈曲。将此二次屈曲准则应用于轴对称形状，我们可以确定二次屈曲的临界体积。我们的分析结果与现有的数值数据是非常一致的。
2014-06-17 cond-mat.soft
Self-induced buckling in hollow microgels
研究通过模拟发现空心微凝胶在高填充分数下因粒子拥挤自动生成屈曲变形，提出相图和实验观测方法，解释了微米/纳米尺度弹性壳层的变形机制并拓展至生物系统。
2026-01-16 cond-mat.soft
Collapse of orthotropic spherical shells
本文研究了在体积和压力控制下正交各向异性弹性球壳的屈曲和随后的失稳。远远超出了什么是已知的各向同性壳，一个丰富的形态相空间与三个不同的制度出现后，壳的细长度和正交各向异性程度的变化。我们广泛的数值模拟与使用制造的聚合物壳的实验一致。壳屈曲路径和相应的应变能演化强烈依赖于材料的正交各向异性。我们发现令人惊讶的强大的正交各向异性结构与气孔细胞和tricolate花粉粒的强烈相似性，这表明自然界的几个崩溃的外壳的形状可以理解的观点，材料正交各向异性。
2019-07-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Numerical deflation of beach balls with various Poisson's ratios: from sphere to bowl's shape
我们提出了一个数值研究的形状由一个球形弹性表面时，它包围的体积减少。对于2D参数的范围内，这样的表面可以模拟一个薄壳的各向同性弹性材料，变形模式，开发一个单一的凹陷进行了详细研究。它首先通过从球体向轴对称凹坑的屈曲发生，然后通过沿子午线部分折叠而在凹陷失去其轴对称性的地方发生第二次屈曲。我们可以展示出第一次和第二次屈曲发生时相对体积变化的统一主曲线，并阐明泊松比的作用。在第二次屈曲后，研究了折叠次数和内部压力，从而可以仅从观察和/或外部约束的知识来推断壳体特征。
2012-05-30 cond-mat.soft
Static bistability of spherical caps
视其几何形状而定，一个球壳在不施加任何外力的情况下，可能存在两种稳定状态之一：有两种“自平衡”状态，一种是自然状态，另一种是内翻（或“外翻”）状态。虽然这在日常生活中很常见-伞非常稳定，但隐形眼镜可以很容易地从里面翻出来-但双稳态可能的精确外壳几何形状尚不清楚。在这里，我们使用实验和有限元模拟来确定不同立体角的壳体的双稳性和单稳性之间的阈值。我们比较这些结果与预测从浅壳理论，表明，当适当修改，这提供了一个很好的帐户，即使是相对较深的壳的双稳态。然后，我们调查的鲁棒性对逐点压痕的双稳态。我们发现，压痕提供了一个连续的路线之间的过渡两个状态的壳的几何形状，使他们接近阈值。然而，对于较薄的壳体，压痕导致在卡扣之前的不对称屈曲，同时也使这些壳体对于卡扣更“坚固”。我们的工作揭示了新的光的鲁棒性的“镜像屈曲”对称的球壳帽。
2018-05-18 cond-mat.soft
Buckling in Armored Droplets
利用耗散粒子动力学模拟，在介观水平上解决了由固体颗粒（装甲液滴）稳定的液滴中的屈曲机制问题。我们考虑在癸烷溶剂中的球形水滴涂覆有两种不同类型的纳米颗粒单层：Janus和均匀。所选择的颗粒产生可比较的初始三相接触角，选择该接触角以使界面处的吸附能最大化。我们研究了液滴形状的演变，分层的颗粒，它们的分布在界面上的液滴的体积减少时，之间的相互作用。我们发现，Janus粒子强烈影响的形状的液滴形成一个火山口般的抑郁症。这种演变是积极控制的紧密堆积的颗粒单层在弯曲的界面。相反，均匀的颗粒被动地跟随液滴的体积减小，其形状不会偏离球形太多，即使当在界面处检测到纳米颗粒单层/双层过渡时。我们讨论了这些屈曲装甲液滴可能是相关的各种应用，包括潜在的药物输送系统和功能表面的仿生设计。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Snap and Jump: How Elastic Shells Pop Out
本文结合实验、模拟与解析理论研究半球形弹性薄壳的快速屈曲跳跃，揭示接触转移动力学及弹性、几何与摩擦的耦合作用。
2024-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Magnetic chains: From self-buckling to self-assembly
球形钕铁硼磁体是一种永磁体，由于其高的磁强度，可以组装成各种结构。这些磁体的一维链以使人想起弹性杆的方式响应机械负载。我们研究了铁磁球组装的宏观力学性质，考虑链，环，和手征圆柱体的磁铁。能量估计和简单的实验的基础上，我们引入了一个有效的磁弯曲刚度的磁铁链，并表明，与经典的弹性杆的结果，它提供了很好的估计磁链的屈曲和振动动力学。然后，我们用这个估计来了解动态自组装的圆柱体从一个最初的直链的磁铁。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Elastic Platonic Shells
在微观尺度上，柔性栓系或交联膜的结晶度决定了它们的机械响应。我们表明，通过控制球弹性壳上缺陷的类型、数量和分布，可以直接控制这些结构的形态。我们的数值模拟表明，通过收缩一个晶体壳缺陷，我们可以创建弹性壳类似物的经典柏拉图固体。这些形态出现通过一个尖锐的屈曲过渡从球，这是强烈的滞后在加载-卸载。我们构造了一个最小的朗道理论的过渡使用二次和三次不变量的球谐模。我们的方法建议工程师的软球壳形状使用冻结缺陷拓扑结构。
2013-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Oscillations of Spherical and Cylindrical Shells
我们已经找到了无限薄的理想球壳和圆柱壳的谐振的完整谱和本征态。圆柱壳的谱具有无限多个对应于折叠变形的Goldstone模式。这种红外突变可以通过解释能量的曲率部分来克服。
2000-08-18 cond-mat.soft
Electrostatic self-energy of a partially formed spherical shell in salt solution: application to stability of tethered and fluid shells -- viruses and vesicles
我们研究了盐溶液中部分形成的带电球壳的静电学。我们解决了这个问题的数值在泊松-玻尔兹曼水平和分析在德拜-休克尔政权。从部分形成的壳的能量学的结果，我们研究的稳定性拴系（结晶）和流体壳破裂。我们清楚地描绘了不同制度的稳定走向破裂，在那里，对于流体壳，我们还包括弯曲弹性的影响的壳。我们的分析表明，如何充电的壳诱导其破裂的不稳定性，但也提供了有关增长的带电壳的见解。
2011-04-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical mechanics of thin spherical shells
我们探讨如何热波动影响薄的非晶球壳的力学。在具有剪切模量的平坦膜中，热波动以尺度依赖的方式增加抗弯刚度并降低面内弹性模量。对于球壳来说，这仍然是正确的。然而，额外的耦合之间的壳曲率，局部面内拉伸模式和局部面外起伏，导致新的现象。在球壳中，热波动产生与半径相关的负有效表面张力，相当于施加向内的外部压力。通过调整重整化群计算，以允许一个球形的背景曲率，我们表明，虽然小的球形壳是稳定的，足够大的壳被这种热产生的“压力”粉碎。这种壳可以通过向外渗透压来稳定，但是有效壳尺寸随着向外压力的增加而非线性地增长，具有相同的普适幂律指数，其表征波动的平坦膜对均匀张力的响应。
2016-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Surface response of spherical core-shell structured nanoparticle by optically induced elastic oscillations of soft shell against hard core
考虑了球形双组分壳核结构纳米粒子的光致振荡响应，研究了软壳对硬内核的无节点弹性振动。得到了有限深壳层中偶宇称、球宇称和奇宇称扭转振动模的本征频率，这对于超微粒子共振散射长波电磁波谱中各共振的模态规范具有实际意义。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity of spheres with buckled surfaces
本文利用固体调和函数提出求解球体与球形空腔表面变形线弹性问题的直接方法，给出任意球谐阶数下的弹性能闭式解，并据此重新分析核壳屈曲不稳定性，确定了核壳球体及球形空腔的形状相图。
2023-03-02 cond-mat.soft
Mechanochemical induction of wrinkling morphogenesis on elastic shells
组织片的形态发生动力学需要通过机械力的全局模式化来调节协调的细胞形状变化。受这种生物现象的启发，我们提出了一个最小的机械化学模型的基础上的概念，细胞形状的变化是由可扩散的生物分子，以浓度依赖的方式影响组织的收缩性-其浓度反过来又受到宏观组织形状的影响。我们进行薄壳弹性动力学的计算模拟，以揭示由于一系列屈曲不稳定性而产生的传播化学和三维变形模式。根据浓度阈值，驱动细胞形状的变化，我们发现定性不同的模式。机械化学耦合的图案化动力学不同于由纯机械或纯化学因素驱动的那些。使用数值模拟和理论论证，我们分析了弹性不稳定性，从我们的模型，并提供简单的标度律，以确定扭曲形态。
2020-12-30 cond-mat.soft
Depressions at the surface of an elastic spherical shell submitted to external pressure
弹性理论计算预测了在受到外部各向同性压力的球形薄壳表面出现的凹陷数N。在一个主要考虑曲率变形的模型中，我们证明了N只取决于相对体积变化。平衡构型示出对于小体积变化的单次凹陷（N=1），然后N增加到6，在由于空间限制而更突然地减小之前，对于最大体积变化再次下降到N=1。这些预测与先前发表的实验观察结果一致。
2008-02-06 cond-mat.soft
MeMC: A package for monte-carlo simulations of spherical shells
MeMC是一个开源软件包，用于弹性壳体的蒙特卡罗模拟。它被设计为一个工具来解释由原子力显微镜压痕生物纳米囊泡产生的力-距离数据。代码是用c++和python编写的。代码是可定制的--可以以简单的方式添加新模块。
2022-04-25 cond-mat.soft physics.comp-ph
Nematic textures in spherical shells
本文研究了薄壳的平衡织构随厚度的变化。对于双壳层的基态有四个短的1/2向错线，但随着膜厚度的增加，由两对半刺猬组成的三维逃逸构型在能量上变得有利。我们在一个Frank常数近似下得到了基态的精确解，并研究了相应织构对热涨落的稳定性。
2006-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
