典型板状软材料样品的非均匀生长变形研究

发布时间：2024-01-30 06:47

　　板状软材料样品的生长变形不仅在自然界普遍存在(如花瓣、叶片、人体皮肤等),还广泛应用于工程与医学领域(如软体机器人、柔性控制器、药物释放阀等)。软材料的生长变形属于有限变形的范畴且涉及生长不相容性、变形不稳定性等课题,现已成为相关领域的研究热点之一。本文工作旨在研究板状软材料样品生长变形过程中呈现的力学行为特征,并揭示其内在机理。主要的研究成果包括:(1)研究了具有线性梯度生长场分布的板状软材料样品在无外部约束下的生长变形,从而得到了控制方程组的精确解并进行了实验验证。首先,基于双轴生长和平面应变假设,在非线性弹性力学的框架下建立了模型的控制方程组。其次,在样品内部无残余应力的条件下,推导出了生长函数所应满足的约束方程。然后,对于沿板厚度方向线性梯度分布的生长场,求解出了控制方程组的精确解,进而揭示了各几何参数和生长参数对样品生长变形的影响。最后,为了验证解析结果的有效性,开展了板状水凝胶样品的非均匀溶胀变形实验,结果发现实验现象与解析结果可以很好地吻合。(2)研究了板状软材料样品在平面应变假设下的非均匀生长变形,从而推导出了用于软材料平板2D形状设计的解析公式。首先,基于板状样品所满...

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【学位级别】：硕士

图２－１?（ａ）平板３Ｄ参考构型；（ｂ）平板在梯度生长场作用下的弯曲变形ａ??

图２－２参考构型、生长构型与当前构型的关系??为了具体的果，我们假平板由不ｎｅｏ－Ｈｏｏｋｅａｎ组成

图２－４长麇为４０?ｍｍ的水凝胶样品■：在不同时间点的构型．：（ａ）?２?ｍｉｎ；?（ｂ）?４?ｍｉｎ；?（ｃ）?８?ｍｉｎ；?（ｄ）?１８??ｍｉｎ

图２－５?（ａ）从表２－１计算得来的生长参数Ａ１Ｑ、

本文编号：3889716