含液微通道在生物组织中是很常见的，如毛细血管和神经元轴突等，它们通常可以被视为嵌入无限大弹性基质中的柱形可压缩液体夹杂物。表面效应如何影响液体夹杂物的弹性场和等效力学性能仍然难以预测的，尤其是当夹杂物尺寸处于表面张力起重要作用的尺度时。我们首先提出了一个理论模型来分析表面效应作用下的柱形可压缩液体夹杂物的弹性场。然后，我们使用该模型的解以及Eshelby方法来估计包含稀疏分布情况下的含柱形液体夹杂物的复合材料的等效力学性能。不同于以往的研究，我们的模型考虑了液固表面的法线向量和曲率对表面变形的非线性依赖性。我们线性化了变形引起的表面曲率以简化问题并使用线性化曲率得到理论解。我们模型的表明，表面效应可阻碍液体夹杂物变形并增加夹杂物周围的应力集中。此外，随着表面效应的增强，含液柱的两相复合材料的等效杨氏模量先增大后减小，该转变点与液体的体积模量有关；当表面能变得足够大时，等效泊松比出现负值。
图1.液柱夹杂示意图
近日，该成果以“Cylindrical compressible liquid inclusion with surface effects”为题发表在国际固体力学旗舰期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solid（JMPS）。文章的第一作者为卢天健教授博士生提飞，卢天健教授及陈昕博士为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金等的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2022.104813
原 文：
Cylindrical compressible liquid inclusion with surface effects.pdf
