NTU夏焜、哈工大冷劲松、清华高华健 J. Mech. Phys. Solids：弹性软球体的超大压扁变形理论

本文研究了弹性软球体在极端压缩条件下的变形行为，即“压扁问题”，这一问题在软体机器人、智能粘附、柔性传感等多个领域具有重要应用。传统的Hertz理论在小变形情况下有效，但在大变形情况下预测失准。研究团队通过理论建模、有限元仿真与实验，提出了适用于大变形压扁问题的解析模型，推导了接触力、接触半径和接触压力分布的简单表达式。研究发现，材料非线性与接触条件对大变形压扁问题的影响可近似忽略，而几何非线性是导致Hertz理论预测偏差的主要原因。实验结果表明，在压缩比高达80%的极端条件下，新模型的预测与实验结果高度一致。这一研究填补了Hertz理论在大压缩情形下的空白，为软弹体器件、细胞操作平台等结构设计提供了新工具和设计准则。