纖維交聯(lián)網(wǎng)絡的力學響應.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、纖維交聯(lián)網(wǎng)絡通常是指纖維之間通過物理或化學作用相互交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡結(jié)構，這種結(jié)構廣泛存在于天然和人造材料中。本文研究的肌動蛋白纖維交聯(lián)網(wǎng)絡是一類典型的纖維交聯(lián)網(wǎng)絡，它廣泛存在于細胞骨架和生物凝膠等生命系統(tǒng)中。肌動蛋白纖維交聯(lián)網(wǎng)絡中交聯(lián)蛋白的結(jié)合能量較低，其解離和重連過程容易受到網(wǎng)絡結(jié)構變形和周圍熱波動等因素的影響。實驗表明這種纖維交聯(lián)網(wǎng)絡在小變形時剛度較低(約1Pa)，但隨著變形的增加，網(wǎng)絡整體剛度會呈現(xiàn)數(shù)量級的增加，如果變形繼續(xù)增加

2、并超過一定閾值，網(wǎng)絡剛度將急劇下降，這種力學現(xiàn)象稱為應變硬化到軟化（strain stiffening to softening）。已有理論模型和數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，纖維交聯(lián)網(wǎng)絡的硬化主要來源于纖維變形模式從彎曲到伸長的轉(zhuǎn)化，而軟化則是由于網(wǎng)絡中交聯(lián)蛋白解離導致的結(jié)構弱化和應力松弛。本文建立了纖維交聯(lián)網(wǎng)絡模型，采用有限元與隨機過程耦合的計算方法，研究了纖維交聯(lián)網(wǎng)絡從硬化到軟化的力學行為及其微觀機制，將網(wǎng)絡的宏觀動力學響應與纖維大變形、交聯(lián)蛋白

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