論文の概要: A Reduced Order Model for Emergent Mechanics in Woven Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.23658v1
• Date: Mon, 22 Jun 2026 17:43:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-24 17:25:47.52712
• Title: A Reduced Order Model for Emergent Mechanics in Woven Systems
• Title（参考訳）: 織物系における創発力学の還元次数モデル
• Authors: Anvay A. Pradhan, Evgueni T. Filipov, Talia Y. Moore,
• Abstract要約: 織物構造は、異方性剛性、せん断誘起ロック、クランプ交換など、豊富な機械的挙動を示す。 既存のモデルはこれらの相互作用を均質化するか、禁忌な計算コストで解決する。 ノードのシステムを通して、個々のウィーバー相互作用を表現することで、このギャップを橋渡しする低次モデルを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.098314893665023
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Woven structures exhibit rich mechanical behaviors including anisotropic stiffness, shear-induced locking, and crimp interchange that emerge purely from the geometric arrangement of individual weavers rather than from constituent material properties. Existing models either homogenize these interactions or resolve them at prohibitive computational cost. We introduce a reduced-order model that bridges this gap by representing individual weaver interactions through a system of nodes and four physically interpretable stiffness elements capturing axial deformation, in-plane uncrimping, inter-weaver shear, and frictional slip. Eigenvalue analysis of the unit cell confirms that the lowest-energy deformation modes correspond directly to known weave-specific phenomena, and that each element is necessary for a complete kinematic and mechanistic description. Element stiffness parameters are calibrated against empirical three-point bending and shear data, achieving agreement within 5% across varied weaver widths and spacings. The validated model is then applied to demonstrate capabilities beyond the reach of continuum approaches including: the emergent Poisson's response arising from crimp interchange, stepwise force reduction during progressive weaver pullout, stress localization under three distinct tearing configurations, and programmable mechanical anisotropy through spatially graded weaver stiffness. The physical transparency and computational efficiency of the framework position it as a practical tool for the analysis and design of woven architected materials with programmable mechanical response.
• Abstract（参考訳）: 織布の構造は、異方性剛性、せん断により引き起こされる係留、クランプ交換などの豊富な機械的挙動を示し、構成材料の性質からではなく、個々の織布の幾何学的配置から純粋に現れる。 既存のモデルはこれらの相互作用を均質化するか、禁忌な計算コストで解決する。 我々は,このギャップを,ノードの系と4つの物理的に解釈可能な剛性要素によって表現し,軸方向の変形,面内アンクランプ,せん断間せん断,摩擦スリップを捉えることで橋渡しする縮小次モデルを提案する。 単位セルの固有値解析により、最低エネルギーの変形モードが既知の織物固有の現象と直接対応し、各要素が完全な運動学的および機械的記述に必要であることを確認した。 要素剛性パラメータは、経験的3点曲げおよびせん断データに対して校正され、幅や間隔の異なる5%以内の一致を達成する。 次に, 初期ポアソン応答のクランプ交換による応答, 進行性ウィーバー引抜き時の段階的力低下, 3つの異なる引裂条件下での応力局在化, 空間的に階調されたウィーバー剛性によるプログラム可能な機械的異方性など, 連続的アプローチの範囲を超えて, 有効性を示すモデルを適用した。 フレームワークの物理的透明性と計算効率は、プログラム可能な機械的応答を持つ編み物の分析と設計のための実用的なツールとして位置づけられている。

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