摘要 天然的抗弯曲装甲结合了坚硬的、离散的鳞片,附着在软组织上,提供独特的表面硬度(用于保护)和柔韧性(用于不受阻碍的运动)组合。鳞片状皮肤现在是一种鼓舞人心的合成防护材料,它具有吸引人的特性,但在柔韧性和防护性之间仍然存在有限的权衡。特别是,弯曲鳞片状皮肤,使鳞片在内弧面,会卡住鳞片并使系统显著变硬,这在手套等系统中是不可取的,因为手套的鳞片必须覆盖手掌侧。大自然似乎已经通过创造可以形成皱纹和褶皱的鳞片状皮肤解决了这个问题,这是一种非常有效的机制,可以适应大的弯曲变形并保持弯曲柔顺性。这项研究的灵感来自这些观察:我们探索了软膜上的刚性鳞片如何以受控的方式弯曲和折叠。我们使用离散元建模和实验相结合的方式研究了不同屈曲模式的屈曲能量和稳定性。具体来说,我们展示了鳞片如何诱导稳定的 II 型屈曲,这对于皱纹的形成是必需的,并且可以提高仿生保护元件的整体弯曲柔顺性和灵活性。
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