液晶弹性体(Liquid Crystal Elastomer, LCE)材料兼具了高分子网络的橡胶弹性和液晶特殊的物理性质,其力学行为复杂而丰富,表现出力指向矢序耦合的特性、各向异性以及软弹性。这类材料在温度、光、电磁等外场作用下可以发生机械变形,具有一定智能性。如何对液晶弹性体的多场耦合行为进行精准建模是非常具有挑战性的。
我们建立了力指向矢耦合的大变形粘弹性有限元模型,来研究单轴拉伸下力诱使指向矢的大转动行为。我们分析了指向矢初始取向、加载速率、尺寸大小以及材料参数对应力应变响应以及指向矢演化的影响。有限元结果和实验的曲线吻合的很好,也可以很好地解释如颈缩和条带等失稳现象。
代表性论文如下:
Yang Zhang, Chen Xuan, Yuefeng Jiang, and Yongzhong Huo*. "Continuum mechanical modeling of liquid crystal elastomers as dissipative ordered solids." Journal of the Mechanics and Physics of Solids 126 (2019): 285-303.
Yang Zhang, Zhiyuan Zhang, and Yongzhong Huo*. "Nucleation and critical conditions for stripe domains in monodomain nematic elastomer sheets under uniaxial loading." Journal of the Mechanics and Physics of Solids 144 (2020): 104110.
Yuefeng Jiang, Lihua Jin*, and Yongzhong Huo*. "Unusual stress and strain concentration behaviors at the circular hole of a large monodomain liquid crystal elastomer sheet." Journal of the Mechanics and Physics of Solids 156 (2021): 104615.