有限预拉软纤维中的弹性波速
摘要：材料结构和轴向应力水平上变化的软纤维中的弹性波速度是许多技术应用中的重要的机械信号测量。在本研究中，根据小-大理论，我们建立了一个有限预拉伸软纤维中的线性弹性波传播模型。提供并通过数值模拟和蜘蛛丝的实验数据进行验证了纵向（主波，P-波）和横向（次波，S-波）波速度的公式。分析了材料结构、可压缩性和预应力对波传播的影响。发现随着预应力增加，P-波速度的变化高度依赖于应力应变曲线的凹凸性。相反，S-波速度的增加不受任何本构模型的影响。对于P-波和S-波，速度的变化在可压缩纤维中比几乎不可压缩的纤维中更显著。此外，对于微小预应力，我们根据瑞利梁理论提出了一种修改后的S-波速度公式，揭示了“弦振动”和“梁振动”之间的竞争机制。这可能为精确的软纤维机械特性表征提供可靠的理论基础，并为轻量级、可调谐的波操控设备开辟了道路。
作者：Shiheng Zhao and Zheng Chang
论文ID：2102.00156
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-08-16