当前位置：正文

白虎 色情 打“毛衣”，登上顶刊，被Nature亮点报说念！

针织物变形时会发生什么？白虎 色情

编织结构在生计中无处不在，不错将其轮廓成长而柔韧且相互交汇的纤维聚会体，不同纤维之间带有摩擦战争。纤维聚会体的力学反馈骨子上瑕瑜线性、耗散性和依赖于历史的，这源于纤维的细长性和摩擦战争。从纤维的性质启航，为聚会体提供定量的力学展望仍然是一个表面和数值上的挑战。纺织品当作一类额外的有序纤维聚会体，展望其基人性质，如给定其构成纱线的针脚长度后针织面料的静止容貌，是一个陈旧但仍然未管制的问题。纤维之间战争区域的复杂几何容貌使得精准的表面建模极其辛劳。

近期，雷恩大学Jerôme Crassous团队摄取了简化的表面模子、缠绵机模拟以及由尼龙线编织的履行性纺织品来分析生计中无处不在的毛衣纺织面料的变形情况。参谋发现，针织面料在被拉伸后不错变成无穷多种容貌。即使在外部应力为零（σext = 0）的情况下，线之间的摩擦作用也会使材料雄厚在依赖于系统历史的多样亚稳态中。这项参谋中的数值和表面模子不错妥当不同的针织拓扑，也不错通过改动弹性属性或减少纵横比来妥当更接近独揽的纤维。该责任以题为“Metastability of a Periodic Network of Threads: Shapes of a Knitted Fabric”的论文发表在最新一期《 Physical Review Letters》上。

毛线衫针织物的基本结构

作家使用了一种粗浅且普通使用的毛线衫针织法，即由一根纱线变成相互锁定的环，如图1(a)所示。履行中，作家用一根聚酰胺（尼龙）线制作了一个70 × 70针脚的针织面料，线径d = 0.155 mm。每针的线长为l = 9.7 mm。中心的N × N针脚（N = 50）附着在双轴拉伸机上，如图1(b)所示，其中沿着线圈处所的间距Δx和沿着纵行处所的间距Δy不错通过步进电机改动。一个网由三个线束构成，如图1(c)所示。作家使用应变片力传感器测量每行的力fx ≔ Fx=N和每列的力fy ≔ Fy=N。收集的周期性(lx; ly)通过相机纪录的图像取得。

图1. 毛线衫针织物的基本结构。

零应力景色的识别白虎 色情

作家按照以下按次识别σ ext = 0时的静止景色。履行上，将针织面料拉伸到运奇迹态（Δx 0; Δy 0），然后调遣Δx和Δy以减小f ≔ (f x^2 + f y^2)^(1/2)，直到它低于f min = 8 mN。在数值上，从给定的拉伸设立脱手，通过δ li = −λf i来改动针脚大小，直到力减小到给定的阈值以下。图2清晰了按照这种履行和数值按次取得的网格尺寸。最初，针织面料的静止容貌不是独一详情的，且狠恶依赖于运奇迹态。其次，这些容貌属于在（l x; l y）设立空间中的一条弧线。这条弧线在非常T ≔ (l xT ; l yT)处端正。在莫得外部力的情况下，l y > l yT或l x < l xT的针织物是不行能的。临了，履行和数值数据非常一致性，这阐扬使用莫得横截面变形的弹性纤维来模拟聚酰胺线是一个合理的假定。

图2. 针织面料的零应力景色

静止景色的形容

为了形容静止景色的聚会，作家研讨弹性能量由三部分构成E(l x; l y) = E (b) + E (t) + E (s)，远隔是鬈曲能量、扭转能量和拉伸能量。这个能量是从无摩擦面料的单位细胞的DER模拟中取得的（图3）。一个朝向小的l y和大的l x下落的“山谷”将拉伸区域（大的l x或l y）与压缩区域（小的l x或l y）分开。针织面料通过将其纱线平行于e x对都来开释鬈曲能量。在能量图中，较邋遢的陡坡当作摩擦针织面料（μ ≠ 0）的眩惑线。拉伸或压缩的面料在山谷底部隔壁八成（图3中虚线）并罢手。由于摩擦力的非保守性质，μ ≠ 0时得到的轨迹不是E(l x; l y)的最大斜率。然后，作家取得了当作μ函数的静止设立和非常T num（图3中红色连气儿线）。端点T num(μ)位于山谷底部的线上，跟着μ的减小而沿着较邋遢的陡坡向下。这条线是罢手在其隔壁的八成轨迹的吸前言。这意味着当系总共统静止时，针织结构的变形情况会解雇该吸前言的轨迹。

图3. 由无摩擦线制成的不同尺寸单位的弹性能。

小结

该责任参谋了周期性纱线聚会体在σ ext = 0时的静止景色。这些景色不是独一的，而是在针织面料可能的周期性设立空间(l x; l y)中变成一个连气儿的子集，由一个非常T所界定。对应于T的设立将是σ ext = 0针织面料的可重叠容貌，即使亚雄厚性使得其他静止容貌成为可能，也不错通过沿y处所的连气儿拉伸周期取得。平面针织面料不错在不施加任何外部力的情况下拉伸以掩盖具有非零高斯曲率的名义。

著述贯穿:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.248201

起原：高分子科学前沿

声明：仅代表作家个东说念主不雅点，作家水平有限，如有不科学之处，请不才方留言指正！