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Cutting soft materials: how material differences shape the response
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AI
DOI：10.1038/s41524-025-01869-y.png)
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摘要
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切割软材料是一个受整体大变形、界面软断裂以及与切割工具的接触力相互作用支配的复杂过程。现有的实验表征和数值模型通常难以捕捉观察到的多种切割行为，特别是从压痕到切割的转变以及耗散机制的作用。在此，我们将对三种代表性材料——软水凝胶、弹性体和食品材料——的新型实验切割测试与一个耦合计算模型相结合，该模型整合了软断裂、粘附和摩擦相互作用。我们的实验揭示了材料依赖的切割行为，表现为从压痕到裂纹萌生的突变或平滑过渡，随后进入不同的稳态切割阶段。计算模型捕捉了这些行为，并表明粘附和阻尼贡献在粘结力中占主导地位，导致切向应力增大，而由于接触压力低，库仑摩擦的作用可以忽略不计。综合来看，这些结果为软切割的物理机制提供了新的见解，并提出了一种统一的软切割力学框架，以指导软材料、切割工具和切割规程的设计，这对于外科解剖以及优化咀嚼适应性的食品质地工程设计具有直接相关性。
AI总结
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期刊
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11.9
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1.7W
机构
引用论文
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