粘附性、可变形（纳米）纤维的计算建模中的分析式盘-圆柱相互作用势函数
摘要：复杂纤维系统或材料在微观和纳米尺度上的分析对许多技术或生物系统具有高的实际意义，需要准确的粘附和斥力力描述纤维表面上的作用。虽然这些分析表达式通常需要用于理论研究和基于计算机的模拟，但后者促使我们在决定性的小表面分离区域推导出对任意相互取向有效的圆盘-圆柱体相互作用势函数。选择基本点对相互作用类型遵循简单的倭马( Lennard-Jones )模型，对粘附范德华和排斥部分都采用倒数次幂律。我们提供了三个不同的解决方案，从最高精度到在简化表达式和所需使用的准确度之间达到最好平衡。使用数值和分析参考解决方案对简化近似的有效性和推导的势函数的准确性进行了彻底分析，针对特定的相互作用情况。最重要的是，在决定性的小分离区域中实现了正确的渐近比例行为，并且通过所提议的分析解决方案得到了在非平行圆柱体的理论预测（(1!/!sin!alpha)）-角度依赖性。正如我们在对我们当前研究的展望中所展示的那样，所推导的圆盘-圆柱体相互作用势函数可以用于制定高效的计算模型，用于描述任意曲率纤维的相互作用，其中圆盘代表第一圆柱体的横截面，而圆柱体则近似表示第二圆柱体的形状。
作者：Maximilian J. Grill, Wolfgang A. Wall, Christoph Meier
论文ID：2208.03074
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2022-08-19