5月19日,近代力学系力学沙龙“纪念钱学森先生百年诞辰”系列讲座的第二场报告会在力学一楼会议室举行。中国科学院2010年度“人才计划”梁海弋教授以《生长和膜的三维结构》为题,向大家揭示了百合花开的秘密。
报告过程中,梁海弋教授指出,由于生长等膨胀因素影响,弹性体内部存在自平衡内力发生变形。如果物体尺寸如长宽高具有明显的量级差异时(如杆板壳),其相应的能量竞争将由扭转、弯曲和拉伸主导。对于膜结构,厚度和面内方向的不均匀生长导致本征曲率和本征应变,从而膜发生弹性形变或失去稳定性。此外,膜的三维变形受到与(初始存在或变形导致)曲率相关的特征几何尺度影响变得复杂。在特定的几何参数区间,可以观察到有趣的变形特征。
利用膜的三维变形理论,梁海弋教授具体分析了树叶和百合花中生长和形貌的关系。结合实验发现,花瓣边缘比中脉的生长速率快40%以上。由此,花瓣生长速度上的差异,使边缘受到很大的膨胀力而中间区域受到拉力;花瓣在这种不均匀生长导致的内力作用下逐步向外弯曲,在花瓣边缘上逐步产生褶皱,最终完全绽放。
报告会最后,伍小平院士,倪勇教授及在座的各位同学,纷纷就自己感兴趣的问题与梁海弋教授进行了深入的探讨。尤其在将膜的生长理论应用于眼角膜的研究问题,大家表现出了极大的兴趣,梁海弋教授也给出了细致而耐心的解答。
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