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Confined disclinations: Exterior versus material constraints in developable thin elastic sheets
Indexado
WoS WOS:000350239900008
Scopus SCOPUS_ID:84922566926
DOI 10.1103/PHYSREVE.91.022404
Año 2015
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



We examine the shape change of a thin disk with an inserted wedge of material when it is pushed against a plane, using analytical, numerical, and experimental methods. Such sheets occur in packaging, surgery, and nanotechnology. We approximate the sheet as having vanishing strain, so that it takes a conical form in which straight generators converge to a disclination singularity. Then, its shape is that which minimizes elastic bending energy alone. Real sheets are expected to approach this limiting shape as their thickness approaches zero. The planar constraint forces a sector of the sheet to buckle into the third dimension. We find that the unbuckled sector is precisely semicircular, independent of the angle delta of the inserted wedge. We generalize the analysis to include conical as well as planar constraints and thereby establish a law of corresponding states for shallow cones of slope is an element of and thin wedges. In this regime, the single parameter delta/is an element of(2) determines the shape. We discuss the singular limit in which the cone becomes a plane, and the unexpected slow convergence to the semicircular buckling observed in real sheets.

Revista



Revista ISSN
Physical Review E 1539-3755

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Mathematical
Physics, Fluids & Plasmas
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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Efrati, Efi Mujer Weizmann Inst Sci - Israel
UNIV CHICAGO - Estados Unidos
Weizmann Institute of Science Israel - Israel
The James Franck Institute - Estados Unidos
The University of Chicago - Estados Unidos
2 Pocivavsek, Luka Hombre UNIV CHICAGO - Estados Unidos
Univ Pittsburgh - Estados Unidos
The James Franck Institute - Estados Unidos
University of Pittsburgh Medical Center - Estados Unidos
The University of Chicago - Estados Unidos
3 Meza, Ruben Hombre UNIV CHICAGO - Estados Unidos
Universidad de Santiago de Chile - Chile
The James Franck Institute - Estados Unidos
The University of Chicago - Estados Unidos
4 Lee, Ka Yee C. - UNIV CHICAGO - Estados Unidos
The James Franck Institute - Estados Unidos
The University of Chicago - Estados Unidos
5 Witten, T. A. Hombre UNIV CHICAGO - Estados Unidos
The James Franck Institute - Estados Unidos
The University of Chicago - Estados Unidos

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Financiamiento



Fuente
National Science Foundation
Simons Foundation
University of Chicago MRSEC program of the NSF
NSF Materials World Network program
Directorate for Mathematical and Physical Sciences

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
The authors are grateful to W. Irvine, D. Kleckner, S. Nagel, and S. Rubinstein for experimental advice. This work was supported by the Simons Foundation, the NSF Materials World Network program under Award No. DMR-0807012, and the University of Chicago MRSEC program of the NSF under Award No. DMR 0820054 and DMR 1420709.

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