重力作用下软球壳堆积结构的有限元分析

基于结构力学的有限元方法,采用软球的面积和相邻球数分布研究重力作用下软球壳的二维堆积结构,并分析堆积结构的填充率、势能等特性。研究表明:软球壳堆积过程是无序的,并没有取向偏好。堆积结构有不同的类型,且不同类型对应不同的面积和相邻球数分布,其呈现多分散特征。堆积结构的面积变化率与堆积结构的势能正相关,面积变化率越大,势能越大,且结构类型的势能随着模量增大而减少。对于具有不同半径的双分散软球壳的堆积结构,软球的面积与相邻球数之间,呈现出近似线性关系,且结构中半径较大的软球数量越多,结构所具有的势能越大。本研究有助于提高对细胞等软物质堆积结构的几何和拓扑性质的理解,为分析软球壳等活组织和材料提供了计算依据。