Buckling initiation in layered hydrogels during transient swelling

肿胀 的 屈曲 材料科学 自愈水凝胶 有限元法 刚度 复合材料 不稳定性 机械 结构工程 高分子化学 工程类 物理
作者
Arne Ilseng,Victorien Prot,Bjørn Skallerud,Bjørn T. Stokke
出处
期刊:Journal of The Mechanics and Physics of Solids [Elsevier]
卷期号:128: 219-238 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.jmps.2019.04.008
摘要

Subjected to compressive stresses, soft polymers with stiffness gradients can display various buckling patterns. These compressive stresses can have different origins, like mechanical forces, temperature changes, or, for hydrogel materials, osmotic swelling. Here, we focus on the influence of the transient nature of osmotic swelling on the initiation of buckling in confined layered hydrogel structures. A constitutive model for transient hydrogel swelling is outlined and implemented as a user-subroutine for the commercial finite element software Abaqus. The finite element procedure is benchmarked against linear perturbation analysis results for equilibrium swelling showing excellent correspondence. Based on the finite element results we conclude that the initiation of buckling in a two-layered hydrogel structure is highly affected by transient swelling effects, with instability emerging at lower swelling ratios and later in time with a lower diffusion coefficient. In addition, for hard-on-soft systems the wavelength of the buckling pattern is found to decrease as the diffusivity of the material is reduced for gels with a relatively low stiffness gradient between the substrate and the upper film. This study highlights the difference between equilibrium and transient swelling when it comes to the onset of instability in hydrogels, which is believed to be of importance as a fundamental aspect of swelling as well as providing input to guiding principles in the design of specific hydrogel systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
我是老大应助美好芳采纳,获得10
刚刚
刚刚
细心怜寒发布了新的文献求助10
刚刚
梨米特发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
梧wu发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
深情安青应助负责的夏之采纳,获得10
4秒前
4秒前
自然刺猬完成签到,获得积分10
4秒前
微笑的千山完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
JamesPei应助Wells采纳,获得10
7秒前
9秒前
微笑的千山关注了科研通微信公众号
9秒前
9秒前
牛虻完成签到,获得积分10
10秒前
善学以致用应助帅发采纳,获得10
11秒前
科研人发布了新的文献求助20
11秒前
安安应助梧wu采纳,获得10
12秒前
平常的凡之完成签到,获得积分10
12秒前
Hima完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
上官若男应助细心怜寒采纳,获得10
14秒前
哀泣魅影发布了新的文献求助10
15秒前
糖糖发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
11发布了新的文献求助10
17秒前
Kvolu29完成签到,获得积分10
17秒前
美好芳发布了新的文献求助10
18秒前
高兴的晓蓝完成签到,获得积分10
23秒前
温暖笑容发布了新的文献求助10
23秒前
科研通AI2S应助科研人采纳,获得10
24秒前
567完成签到,获得积分10
24秒前
糖糖完成签到,获得积分10
24秒前
QQ完成签到 ,获得积分10
26秒前
Hello应助易安采纳,获得10
27秒前
ZrY完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
姜灭绝完成签到,获得积分10
28秒前
高分求助中
The Oxford Handbook of Social Cognition (Second Edition, 2024) 1050
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3140687
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2791513
关于积分的说明 7799229
捐赠科研通 2447844
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1302096
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626439
版权声明 601194