Una nuova ricerca esamina il modo in cui la geometria dei gusci si correla all'energia immessa per attivare l'instabilità a scatto.

In natura, diversi organismi come il colibrì e l'acchiappamosche di Venere utilizzano rapidi movimenti a scatto per catturare la preda, ispirando gli ingegneri a creare progetti che funzionano sfruttando l'instabilità a scatto delle strutture dei gusci. Lo schiocco rilascia rapidamente l'energia elastica immagazzinata e non richiede uno stimolo applicato continuamente per mantenere una forma invertita nelle strutture bistabili.

Un nuovo documento pubblicato su EPJ E scritto da Lucia Stein-Montalvo, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Università di Princeton, e Douglas P. Holmes, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Università di Boston, insieme ai coautori Jeong-Ho Lee, Yi Yang, Melanie Landesberg e Harold S . Park, esamina come restringere l'area attiva del limite del guscio consenta una grande riduzione delle sue dimensioni e diminuisce l'apporto di energia richiesto per attivare il comportamento di sgancio nel guscio per guidare la progettazione di strutture a scatto efficienti.

Nel documento, gli autori sottolineano che l'instabilità immediata è un meccanismo particolarmente interessante per dispositivi come attuatori robotici o muscoli meccanici, dispositivi ottici e persino facciate dinamiche di edifici. Tutti questi si basano su una combinazione di bis-stabilità geometrica e stimolo a scatto per funzionare che varia da quello meccanico, come la coppia nel giocattolo del cappuccio che salta di un bambino, o non meccanico come la temperatura, la tensione, un campo magnetico, differenziale crescita o gonfiore.

I ricercatori hanno condotto due serie di esperimenti, uno utilizzando il rigonfiamento residuo di elastomeri siliconici a doppio strato, un processo che imita la crescita differenziale, l'altro utilizzando un magnetoelastomero per indurre curvature che causano lo snap-through.

Questo approccio basato sulla meccanica ha rivelato un'analogia con lo strato limite dominato dalla flessione nelle calotte sferiche invertite. Hanno scoperto che, proprio come con le calotte sferiche passive invertite, la dimensione dello strato limite è strettamente legata alla stabilità. Inoltre, il team ha scoperto che la posizione e le dimensioni della regione di piegatura imposta determinano se compete o coopera con lo strato limite geometrico, dove il guscio "vuole" piegarsi.

Pertanto, i risultati del team rivelano la meccanica alla base dello snap-through nei gusci sferici, offrendo un percorso intuitivo verso un design ottimale per un'efficace snap-through. + Esplora ulteriormente

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