Plasticity-Induced Magnetization in Amorphous Magnetic Solids
非晶磁性固体，如金属玻璃，表现出一种新颖的效应：在存在磁场的非热条件下，磁序的增长与机械应变的函数关系。每当有塑性事件时，磁矩逐步增加。因此，塑性诱导磁有序，作为有效的噪音驱动系统走向平衡。我们提出的原子模拟的结果，这种效果在一个模型的磁性非晶态固体受到纯剪切和磁场。为了阐明对外部应变和磁场的依赖，我们提供了一个平均场论，提供了一个足够的定性理解所观察到的现象。
2013-10-15 cond-mat.soft
Elasticity, plasticity and screening in amorphous solids: a short review
本文综述了非晶固体中塑性事件如何通过集体诱导类位错偶极子影响其涌现力学性质的新理论，并给出理论与模拟、实验对比的实例。
2023-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Noise spectra in the reversible-irreversible transition in amorphous solids under oscillatory driving
本文研究了二维非晶态固体在循环驱动下的应力起伏。已知的是，该系统对于小驱动振幅组织成可逆状态，并且对于高驱动振幅保持在不可逆状态，并且临界驱动振幅将两种状态分开。在这里，我们研究的时间序列的应力波动以下和以上的可逆-不可逆的转变。在不可逆的制度以上的过渡，应力波动的功率谱是广泛的，并具有$1/f^α$形状与$1< α<2$。我们发现，低频噪声功率的峰值附近的应力，直流屈服发生，这是符合预期的行为在系统中进行非平衡相变。
2019-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanche localization and crossover scaling in amorphous plasticity
我们进行大规模模拟的二维格子模型的非晶塑性随机局部屈服应力和长程四极弹性相互作用。我们表明，作为外部应力的增加对屈服相变，雪崩的标度行为跨越从平均场论到一个不同的普适性类。这种行为与应变局部化有关，应变局部化显著依赖于相互作用核的短程性质。
2013-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Screening by Plasticity in Amorphous Solids
本文研究非晶固体在振荡载荷下的动态响应，提出弹性场被几何偶极子屏蔽的修正理论，通过精确解和数值模拟验证了与经典弹性理论的显著偏离。
2023-12-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of Reversible Plasticity in an Amorphous Solid
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究非晶固体中局部重构的动力学，揭示其在不同频率下的行为变化及有效势能的计算方法。
2025-12-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coarse-graining amorphous plasticity: impact of rejuvenation and disorder
Babeş-Bolyai University（博拜什-鲍约伊大学）；Brandeis University（布兰迪斯大学）；CNRS, ESPCI Paris, Sorbonne Université, Université de Paris, Université PSL（法国国家科学研究中心，巴黎高等物理化工学院，索邦大学，巴黎大学，巴黎文理研究大学）；Universidad de Navarra（纳瓦拉大学）
本文研究了从原子尺度到介观尺度非晶塑性的粗粒化，探讨了无序景观指导的阈值无序对非晶塑性物理的影响，通过再活化场景重现局部屈服应力演变和局部化行为。
2022-08-30 cond-mat.soft
Dynamics of Large-Scale Plastic Deformation and the Necking Instability in Amorphous Solids
本文用动态塑性的剪切转变区理论研究了二维非晶态固体条带的颈缩失稳。我们的欧拉描述的大规模变形使我们能够遵循的不稳定性远远进入非线性制度。我们发现一个强大的速率依赖性，更高的应变率，进一步的带扩展之前的不稳定性发作。材料在颈缩区域外硬化，但颈部内塑性流动的描述与传统的塑性时变理论明显不同。
2002-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A plastic flow theory for amorphous materials
从已知的塑性力学图象出发，导出了一组描述塑性流动的拉格朗日动力学方程。我们的推导是简单的流体，弹性和粘性固体理论的自然和直接的延伸。这些方程包含麦克斯韦模型作为一个特殊的限制。我们讨论了可用这组方程描述的塑性力学的一些结果。我们利用模型方程的简单的例子：应变的板和杆。我们发现，颈缩总是表现本身（而不是作为不稳定的结果），除非如果非常特殊的恒速拉伸过程。
2008-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strain localization and anisotropic correlations in a mesoscopic model of amorphous plasticity
介绍了一种二维非晶材料剪切塑性的细观模型，并通过数值模拟研究了该模型的宏观（大尺度）力学行为。假设塑性形变是通过一系列局部重组发生的。使用离散晶格上的机械场的离散化，局部重组被建模为局部滑移事件。局部屈服应力在空间上是随机分布的，在时间上是不变的。每一次塑性滑移都会引起一次长时间的弹性应力重分布。本研究未讨论速率和热效应。极值动力学允许恢复实验观察到的非晶塑性和数值原子模拟在准静态制度的许多复杂的功能。特别是，本地化的定量图片，和各向异性应变相关性在初始瞬态制度，并在稳定状态下提供。此外，非晶样品的制备被证明对局域化行为有至关重要的影响。
2012-02-13 cond-mat.other cond-mat.soft
Atomic nonaffinity as a predictor of plasticity in amorphous solids
非晶态固体的结构不均匀性给预测塑性事件带来了困难，而塑性事件与其力学行为密切相关。基于微扰分析的势能景观，我们推导出原子的非亲和性作为一个指标与内在的方向，量化的贡献，单个原子的总非仿射模的系统。我们发现，原子非亲和性可以有效地表征剪切转变区的位置，预测能力媲美最好的指标。更重要的是，原子的非亲和性，结合能量的三阶导数的符号相对于坐标，揭示了一个内在的最软的剪切取向。通过分析这个方向和剪切加载方向之间的角度，可以预测塑性事件的协议相关响应。利用这种新方法，可以测量二维非晶态固体模型中剪切转变区的取向分布。由此产生的塑性事件可以理解从一个简单的模型，独立的塑性事件发生在不同取向的剪切转变区。这些结果为表征和预测非晶态固体的力学响应提供了依据。
2021-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
The effect of a reversible shear transformation on plastic deformation of an amorphous solid
利用分子动力学模拟研究了静态体系中模型玻璃对局部剪切变形的塑性响应。材料的变形是由球形夹杂物引起的，球形夹杂物逐渐应变成相同体积的椭球体，然后恢复成球形。我们发现，破笼事件的数量随着剪切变形的应变振幅的增加而增加。数值模拟结果表明，在弱阻尼或慢剪切变形情况下，笼跃密度较大。值得注意的是，我们还发现，对于一个给定的应变振幅，密度分布的峰值是一个函数的比例的阻尼系数和时间尺度的剪切转变。
2015-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanches, precursors and finite size fluctuations in a mesoscopic model of amorphous plasticity
我们讨论了雪崩和有限尺寸涨落在介观模型来描述非晶材料的剪切塑性。假设塑性形变是通过一系列局部重组发生的。屈服应力准则是随机的，而每一个塑性滑移事件引起的四极长程弹性应力重分布。该模型是在一个规则的正方形网格离散。剪切塑性可以在这种情况下作为一个脱钉动态相变进行研究。我们证明了雪崩$P(s)\propto S^{-κ}$与非平凡指数$κ\approx 1.25$的无标度分布的证据显着不同的平均场结果$κ= 1.5$。有限的尺寸效应允许在小样本中观察到的屈服应力波动的标度不变性的表征。我们最终确定了人口的塑料活动的前体，并表征其空间分布。
2011-12-05 cond-mat.other cond-mat.soft
Avalanches, loading and finite size effects in 2D amorphous plasticity: results from a finite element model
晶体塑性与位错力学密切相关，目前已得到较好的理解。另一方面，非晶材料中的塑性形变的概念和物理模型-其中线性晶格缺陷的概念不适用-仍然落后。我们介绍了一个基于特征应变的有限元晶格模型模拟剪切带的形成和应变雪崩。我们的模型使我们能够研究表面和有限尺寸效应对雪崩统计的影响。我们发现，即使在相对复杂的加载条件和开放边界条件下，描述雪崩统计的临界指数是不变的，这验证了使用更简单的标量晶格模型来研究这些现象。
2015-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion in mesoscopic lattice models of amorphous plasticity
我们提出了在非热准静态条件下的剪切非晶材料的介观晶格模型中的标记粒子扩散的结果。我们发现一个短时间扩散制度和一个长时间扩散制度的扩散系数依赖于系统的大小在显着不同的方式。在短时间内，我们发现扩散系数$D$与系统长度$D\sim L^{1.05}$大致呈线性关系。这种短时间行为与基于粒子的模拟一致。长时间扩散系数的尺度类似于$D\sim L^{1.6}$，接近于发现$D\sim L^{1.5}$的先前研究。此外，我们表明，近场的相互作用内核的细节不影响短时间的行为，但定性和显着影响的长时间的行为，可能会导致饱和的均方位移在很长的时间。我们发现的一个$D\sim L^{1.05}$短时间缩放解决了一个长期存在的难题之间的分歧，在颗粒为基础的模型和介观尺度晶格模型的非晶塑性扩散系数测量。
2018-03-15 cond-mat.soft
Dynamics of shear-transformation zones in amorphous plasticity: large-scale deformation in a two-dimensional geometry
本文对Falk和Langer的二维剪切转变区理论进行了数值研究。两种不同的几何形状被用来模拟单轴拉伸实验，材料受到恒定的应变率。在第一种设置中，给一个矩形试样一个难以察觉的压痕，使其在中心颈缩。通过改变STZ的应变能力（ε_0）和外部应变速率，系统地探索了动力学。较高的ε_0值增加塑性流动并导致较尖锐的颈部。外部应变率的值的降低导致形成窄的剪切带，与模型中没有热松弛机制相一致。在第二种配置中，探索了预退火材料的等效物。在这里，样品最初是方形的，边缘是粗糙的，以促进剪切带的形成。对于ε_0和外部应变率，结果显示出与颈缩模拟相似的趋势。通过使用低初始密度的STZ来模拟预退火。当ε_0很大时，这有最大的影响，有助于应变的局部化，使材料看起来更脆。
2005-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On the protocol dependence of plasticity in ultra-stable amorphous solids
虽然完美晶体可能对剪切力表现出纯弹性响应，直到屈服，但非晶态固体的响应被塑性事件打断。这种可塑性的流行程度取决于系统的粒子数$N$，在第一次塑性事件之前的平均应变间隔$\overline{Δγ}$，缩放像$N^α$与$α$负：较大的样品更容易受到可塑性，由于更多的无序诱导的软点。在本文中，我们研究这种标度关系在超稳定的玻璃准备与交换蒙特卡罗算法，关于协议相关的标度指数的可能性，这也意味着协议依赖于局部屈服应力在玻璃中的分布。我们表明，虽然表面的分析似乎证实了这一假设，这只是一个前渐近效应，事实上，我们的数据可以很好地解释了一个简单的模型，其中这种协议的依赖是不存在的。
2018-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
The role of weakest links and system size scaling in multiscale modeling of stochastic plasticity
结晶和非结晶物质的塑性形变通常涉及间歇性局部应变突发事件。为了理解这一现象的物理背景，引入了一个最小随机介观模型，其中微观结构的细节由波动的局部屈服阈值表示。在本文中，我们提出了一种方法来确定这种屈服应力分布的低尺度离散位错动力学模拟和使用最薄弱环节的论点。尺度链接的成功证明所得到的介观和离散位错模型的应力-应变曲线。如各种标度关系所示，它们在统计上是等价的，并且在热力学极限下表现相同。该技术有望适用于不同的微结构和非晶材料。
2016-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling the mechanics of amorphous solids at different length and time scales
本文综述了非晶玻璃（包括氧化物玻璃和金属玻璃）结构和变形的模拟研究进展。我们考虑在不同的长度和时间尺度的模拟。在纳米尺度上，我们回顾了基于原子模拟的研究，特别强调了势能景观和温度的作用。在微米尺度上，我们提出了不同的介观模型的非晶塑性和剪切带之间的关系和类型的障碍和相关性（如弹性）包括在模型中。在宏观范围内，我们回顾了有限元模拟中使用的不同的本构关系。我们结束了审查的机会和挑战提供了多尺度建模和尺度之间的信息传输，研究非晶塑性的关键讨论。
2011-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Overlapping plastic events as a mechanism for irreversible dynamics in amorphous solids under oscillatory shear
本文通过模拟和模型揭示，在振荡剪切下非晶固体中交替方向应变引起的粒子重排重叠是导致其动力学响应从可逆转变为不可逆的机制。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yielding and plasticity in amorphous solids
本文从统计力学视角综述了非晶态固体在小变形、屈服转变及堵塞转变附近的力学行为，并拓展到致密生物与活性材料流变学研究。
2024-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From depinning transition to plastic yielding of amorphous media: A soft modes perspective
在脱钉模型的背景下，非晶塑性的介观模型进行了讨论。在d + 1维空间中，非晶介质的渐进塑性形变可以看作是弹性流形在无序地形中的运动。虽然相关的脱钉过渡导致缩放性能，四极Eshelby相互作用在发挥非晶塑性诱导特定的附加功能，如剪切带和弱遍历击穿。后者被证明是由弹性相互作用的软模式的存在下，其后果进行了讨论的背景下，脱钉控制。
2016-06-14 cond-mat.soft
Predicting plastic flow events in athermal shear-strained amorphous solids
我们提出了一种方法来预测一个通用的非晶态固体将失败的塑性响应（即不可逆变形）的外部应变的值，仅基于非线性弹性模量的测量。虽然通常被认为是根本不同的，与描述可逆的现象和塑性破坏的不可逆行为的弹性性能，我们表明，一些非线性弹性模量的知识是足够的预测塑性集。
2010-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting plasticity of amorphous solids from instantaneous normal modes
通过将瞬时简正模（INMs）的概念扩展到变形系统，给出了非晶态固体变形和塑性的数学描述，从而保留了应变对振动态密度（VDOS）的影响。从非仿射晶格动力学（NALD）描述的弹性和粘弹性的玻璃，我们制定的线性响应理论大变形考虑应变相关的切线模量在有限值的剪切应变。的（非仿射）切线剪切模量计算的振动态密度（VDOS）的仿射应变配置在不同的应变值。在玻璃的静态（未变形）快照上分析发现的仿射应变导致了富含软低能模式以及不稳定模式（负本征值）的配置，如果在应变后让系统松弛，则这些模式将被完全“洗掉”和丢失。该过程与NALD的结构完全一致。变形状态的INM谱允许分析预测模型玻璃的应力-应变曲线，包括预测屈服点。良好的无参数定量协议之间的预测和模拟的无热准静态剪切的粗粒度聚合物玻璃。
2022-06-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stochastic Approach to Plasticity and Yield in Amorphous Solids
我们专注于概率分布函数（pdf）$P(Δγ; γ)$其中$Δγ$是{ \em测量}的非热应变非晶态固体中的塑性事件之间的应变间隔，和$γ$措施的累积应变。该分布的尾部为$Δγ\to 0$（在热力学极限下），其标度类似于$Δγ^η$。指数$η$通过缩放关系与海森矩阵$P(λ)$的{ \em塑性模式}的特征值的pdf的尾部相关，其缩放像$λ^θ$，$η=(θ-1)/2$。$η$或$θ$的数值可以很容易地确定在无应变的材料和塑性流动的屈服状态。当$γ$增加时，在确定这些状态之间的这些指数时需要特别小心。确定pdf $P(Δγ; γ)$的$γ$依赖性可以对塑性和屈服提供重要的启示。我们的结论是$Δγ$和$λ$的PDF的$γ$不连续的功能。在缓慢淬火的非晶态固体中，它们经历两个不连续的转变，首先在$γ=0^+$，然后在屈服点$γ=γ_{_{\rm Y}}$到塑性流动。在快速淬火的非晶态固体中，由于屈服前不存在应力峰，第二次转变被模糊。这些转变的性质和缩放关系与系统的大小依赖的$\langle Δγ\rangle$进行了讨论。
2015-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological defects govern plasticity and shear band formation in two-dimensional amorphous solids
本文利用二维非晶颗粒堆积的纯剪切实验，证明位移场中的拓扑缺陷是塑性载体，可预测塑性起始与整体力学响应，并揭示其局域化和协同排列驱动宏观剪切带形成，从而建立连接拓扑、短程序与力学响应的统一框架。
2025-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical noise dependent Aging and Shear Banding behavior of a mesoscopic model of amorphous plasticity
我们讨论了一个简单的“Eshelby”非晶塑性介观模型的老化和本地化。假设塑性形变是通过一系列局部重组发生的。使用离散晶格上的机械场的离散化，局部重组被建模为局部滑移事件。局部屈服应力在空间上是随机分布的，在时间上是不变的。每一次塑性滑移都会引起一次长时间的弹性应力重分布。模仿老化的影响，我们专注于该模型的行为时，初始状态的特点是高局部屈服应力值的分布。一个戏剧性的本地化行为的影响：系统首先自发自陷阱，形成一个剪切带，然后才慢慢地扩大。“年龄”参数越高，塑性应变场越局部化。在应力场上计算的两次相关性随年龄参数的变化表现为时间发散。与屈服应力分布宽度相比，局部滑移事件（Eshelby奇异性的前因子）的振幅在这里充当有效的温度参数：滑移增量越低，局部化和去相关时间越高。
2011-12-05 cond-mat.other cond-mat.soft
Learning-based approach to plasticity in athermal sheared amorphous packings: Improving softness
本文针对非晶固体剪切塑性中softness方法的两大弱点，提出基于观测迁移率自然表示和持续同调的结构量识别两项改进，并在二维无热堆积中验证其预测塑性局域化的高精度。
2020-10-27 cond-mat.soft
From plastic flow to brittle fracture: role of microscopic friction in amorphous solids
软质无定形材料的塑性通常涉及在强烈剪切时出现的集体变形模式。无定形塑性的微观基础通常是通过“Eshelby”型事件的概念建立的，Eshelby型事件是通过非局部弹性型相互作用在周围材料中诱导流动的局部突然重排。尽管无序固体在尺度、微观成分或相互作用方面存在差异，但这种流动的普遍机制已经被提出。然而，我们认为，颗粒状固体中的摩擦相互作用的存在下，通过成核微剪切裂纹，不断聚结建立系统的跨越类地层故障的方法改变了流动的动力学。塑性到脆性的失效转变是唯一控制的程度的摩擦阻力，这是在本质上类似的作用，分离的突然和光滑的屈服制度在玻璃结构中的异质性。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Hedgehog topological defects in 3D amorphous solids
本文提出用刺猬拓扑缺陷表征三维玻璃塑性并预测软点位置，通过模拟Kremer-Grest聚合物玻璃发现双曲几何形态的刺猬缺陷与塑性相关，为三维非晶系统的塑性拓扑表征提供了具体实现。
2025-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multi-directional behavior of granular materials and its relation to incremental elasto-plasticity
用多向加载探针研究了颗粒材料的复杂增量行为。采用先进的离散元模型（DEM）研究了初始单调轴对称三轴加载条件下，小载荷探头的可逆和不可逆应变。该模型使用非凸非球形粒子和一个精确的实现赫兹类Cattaneo-Mindlin模型的接触相互作用。在研究中使用了直线真三轴探头（即，无直接剪切应变或主应力旋转），小应变增量为$2\times 10^{-6}$。可逆响应是线性的，但表现出高度的刚度各向异性。然而，不可逆行为在几个方面偏离了经典的弹塑性。在应力增量的各个方向（加载、卸载、横向加载等）都发生了少量的不可逆应变和接触滑移，证明了弹性域（如果存在的话）小于模拟中使用的应变增量。不可逆应变发生在与主屈服面相切的方向上，且不可逆应变的方向随应力增量的方向而变化。对于偏π平面内的应力增量，不可逆响应具有圆角，这是多种塑性机制的证据。在这些圆角处的响应作为应力方向的函数以连续的方式变化。结果置于高级弹塑性模型的背景下：多机制塑性和切向塑性。虽然这些模型是对传统弹塑性模型的改进，但它们并不完全符合模拟结果。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting plasticity in disordered solids from structural indicators
非晶态固体缺乏长程序。因此，确定结构缺陷-类似于晶体固体中的位错-在这些系统中进行塑性流动仍然是一个艰巨的挑战。通过比较玻璃计算模型中的许多不同的结构指标，在各种条件下，我们仔细评估这些指标中的哪些能够稳健地识别负责非晶态固体中的塑性流动的结构缺陷。我们进一步证明，缺陷的密度变化作为材料制备和应变的方式，是高度相关的宏观材料响应的函数。我们的工作代表了从微观结构预测非晶态固体如何以及何时失效的重要一步。
2020-11-23 cond-mat.soft
Plasticity in amorphous solids is mediated by topological defects in the displacement field
非晶态固体在外加应力或变形下塑性屈服的微观机制尽管近年来有大量的研究活动，但仍然是难以捉摸的。大多数方法都试图识别未变形玻璃中可能引发塑性不稳定性的原子尺度结构“缺陷”或时空相关性。与此相反，在这里，我们表明，与塑性不稳定性相关的拓扑缺陷可以识别，而不是在静态结构的玻璃，而是在非仿射位移场变形。这些位错拓扑缺陷（DTDs）可以定量表征的Burgers电路（和由此产生的Burgers矢量），这是构建在微观非仿射位移场。我们证明了（i）DTDs是由于违反Cauchy-Born规则而导致的玻璃变形不相容的表现（ii）由此产生的平均Burgers矢量显示对应于主要塑性事件的峰，包括屈服转变处的壮观的非局部峰，这是由于反平行DTDs之间的吸引力相互作用而导致的自组织成剪切带;（iii）施密德定律的应用DTDs导致预测剪切带在45度的单轴变形，广泛观察到的实验和模拟。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of annealed disorder on the plasticity of amorphous solids
本文在可移动重杂质非晶固体模型中研究退火无序，发现增大杂质质量可提高剪切模量与屈服应力、抑制剪切带，并在临界质量后使塑性事件完全局域化。
2024-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Universality Class of Nano-Crystal Plasticity: Self-Organization and Localization in Discrete Dislocation Dynamics
尽管晶体和非晶系统中的微观缺陷特征不同，但塑性变形系统中雪崩行为的普适性已被广泛讨论。与无定形系统相反，结晶流动应力在高应变和/或加载速率下显著增加。我们进行模拟的二维离散位错动力学模型，最低限度地捕捉纳米晶变形的现象。在这个模型的背景下，我们证明了在大速率（> 1000/s）下位错塑性的经典速率依赖性，从根本上控制了系统的统计特性，因为它与位错成核竞争：在大速率下，该行为在统计上由“拖曳”移动位错的长程相关性主导。在小速率下，塑性局部化在小体积中占主导地位，并且发生雪崩行为的空间整合。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical Behaviour of Glasses and Amorphous Materials
广泛的材料可以微观上无序的固体形式存在，称为非晶态固体或玻璃。这类材料--氧化物玻璃和金属玻璃、聚合物玻璃以及软固体如胶体玻璃、乳液和颗粒填料--在各种情况下都可用作结构材料。它们的变形和流动行为与许多其他方面有关。除了与这些固体的形成有关的基本问题之外，理解它们的机械行为因此是有趣的，并且对于它们作为材料的使用具有重要意义。特别是，非晶态固体的塑性和屈服行为的本质已被积极地研究。不同的非晶态固体表现出明显不同的行为，并且与晶体材料的行为在性质上不同。最近研究的一个目标是理解非晶塑性的统一特征，并了解它们之间的明显差异。我们总结了一些最近在这方面的进展。我们专注于从计算机模拟研究中获得的见解，特别是那些采用振荡剪切变形的模型玻璃。
2021-08-19 cond-mat.soft
Topology of the energy landscape of sheared amorphous solids and the irreversibility transition
最近的实验和模拟的非晶态固体的塑性变形的振荡驱动发现令人惊讶的行为-小应变振幅的动态可以是可逆的，这是相反的塑性作为一个不可逆的变形形式的通常概念。这种可逆性允许系统达到极限环，其中塑性事件在振荡驱动下无限重复。达到可逆极限循环，可能需要大量的驾驶循环，据推测，在瞬态期间遇到的塑性事件不会再次遇到，因此是不可逆的。使用图形表示的系统的稳定配置和连接它们的塑料事件，我们表明，可逆性的概念是更微妙的。我们发现，可逆的塑性事件是丰富的，并且在过渡期间遇到的塑性事件的很大一部分实际上是可逆的，在这个意义上，它们可以是一个可逆的变形路径的一部分，我们观察到的过渡图可以被分解成集群的配置是由可逆的过渡连接。这些簇是图的强连通分量，并且它们的大小是幂律分布的。其中最大的是分组在区域的可逆性，这反过来又限制了区域的不可逆性，其数量在较大的应变增殖。我们的结果提供了一个解释的不可逆性转变-在临界强迫振幅的瞬态周期的发散。长瞬变是由于在寻找一个足够大以包含一个特定振幅的极限环的团簇时，团簇之间的可逆性跃迁造成的。对于足够大的振幅，搜索时间变得非常大，因为极限环的大小变得与可逆性区域的大小不相容。
2021-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Two-dimensional defects in amorphous materials
我们提出了一个新的定义的缺陷，这是基于黎曼制定的不相容弹性。缺陷被视为材料的参考度量场$\bar{\mathfrak{g}}$与欧几里得度量的局部偏差。这个定义允许在非晶材料的缺陷的描述和制定的弹性问题，使用一个单一的领域，$\bar{\mathfrak{g}}$。我们提供了一个多极扩展的参考指标，代表了一个大家庭的二维（2D）局部缺陷。偶极子，这对应于刃位错的情况下进行了研究分析，实验和数值。四极项，这是研究分析，以及更高的多极曲率进行局部变形。这些多极是很好的候选人的基本应变承载实体的塑性理论的非晶材料和连续建模最近开发的超材料。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous softness in amorphous matter in the reversible plastic regime
本文研究了非晶固体在振幅为$Γ$的循环剪切作用下的整数自动机弹塑性模型。我们专注于可逆的塑性政权在中间$Γ_0<Γ<Γ_y$，在那里，经过一个短暂的，该系统解决到一个周期性的极限环与滞后，耗散塑性事件后重复整数个周期。我们研究了塑性应变率，$\frac{dε}{dγ}$，（其中$γ$是施加的应变和$ε$是塑性应变）在终端极限循环，并表明，它包括一个蠕变制度，在低$γ$与非常低的$\frac{dε}{dγ}$，随后由一个急剧过渡的特征应变，$γ_*$，和应力，$σ_*$，流动制度与较高的$\frac{dε}{dγ}$。我们发现，虽然增加$Γ$以上$Γ_0$的结果在较低的终端基态能量，$U_{\text{min}}$，并相应地较窄的应力分布，它，令人惊讶的是，结果在较低的$γ_*$，和$σ_*$。应力分布$P(σ)$也会因$Γ>Γ_0$而发生偏斜。也就是说，RPR中的系统是非常柔软和机械极化的。我们涉及到一个紧急的特征，在应力分布，$P(σ)$，在一个值，$σ_0$，这是独立的$Γ$，并表明$σ_0$意味着$Γ$之间的关系$σ_*$，$γ_*$，和塑性应变的幅度，$ε_p$的依赖。我们发现，滞后的发病的特征在于由幂律缩放，表示与$ε_p\propto (Γ-Γ_0)^{1.2\pm0.1}$的二阶过渡。我们认为，$σ_0$，相应地，RPR在$Γ=Γ_0$的发病，只是由所谓的Eshelb…
2022-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous yielding transition of amorphous materials with low bulk modulus
本文用一个同时考虑剪切变形和体积变形的二维哈密顿模型研究了非晶材料的屈服转变。该模型被研究作为相对于剪切模量$μ$的体积模量$B$的相对值的函数。当比值$B/μ$足够小时，屈服转变变得不连续，但可逆。如果在共存区中以恒定应变率驱动系统，则观察到空间局部剪切带，而系统的其余部分保持被阻挡。体积波动的起源，这种行为的关键作用是澄清在平均场版本的模型。
2021-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanches, thresholds, and diffusion in meso-scale amorphous plasticity
我们提出了一个无定形物质在无热，准静态（a-AQS），稳态剪切流的中尺度模型的结果。特别地，我们对以下方面的横向系统尺寸$L$的缩放进行仔细分析：i）根据应力松弛$S$和单个事件均方位移$M$以及启动下一个事件所需的后续载荷增量$Δγ$的单个松弛事件的统计; ii）由$x=σ_y-σ$编码的系统的静态性质，局部应力值与阈值的距离;以及iii）长时间相关性和扩散行为的出现。对于事件统计量，我们发现$S$的分布与$M$的分布相似，但不同。对于任何特定事件，我们发现$S$和$M$之间存在很强的相关性，$S\sim M^{q}$与$q\approx 0.65$。$q$完全确定$P(M)$的标度指数，给出$P(S)$的标度指数。对于局部阈值的分布，我们发现$P(x)$在$x=0$处是解析的，并且具有与横向系统长度成比例的值$\left. P(x)\right|_{x=0}=p_0$为$p_0\sim L^{-0.6}$。极值统计参数导致控制$P(x)$的指数和控制$P(S)$的指数之间的比例关系。最后，我们通过单粒子示踪统计研究了长时间相关性。扩散系数的值完全由$\langle Δγ\rangle$和$P(M)$的缩放特性（特别是来自$\langle M \rangle$）确定，而不是如人们可能天真地猜测的那样直接来自$P(S)$。我们的成果：i）进一步定义了a-AQS普适类，ii）阐明了应…
2019-05-17 cond-mat.soft
Universality of Avalanche Exponents in Plastic Deformation of Disordered Solids
非晶态固体的塑性屈服是由幂律分布滑移雪崩引起的，其普遍性至今仍有争议。从实验和分子动力学模拟中确定幂律指数受到有限的统计抽样的阻碍。另一方面，虽然现有的弹塑性脱钉模型给出精确的指数值，这些模型迄今已被限制到一个标量近似的塑性，这是难以调和的统计各向同性的非晶材料。在这里，我们介绍了第一次完全张量介观模型的无序介质的弹塑性，不仅可以再现各种各样的剪切带模式实验观察到的不同的变形模式，但也捕捉到的雪崩动力学的无序材料中的塑性流动。滑动雪崩的特点是普遍的分布是定量不同的平均场预测，无论是关于指数和关于形式的标度函数，这是独立的系统维数（2D与3D），边界和加载条件，和单或双轴的应力状态。我们还测量平均雪崩的形状，这是同样普遍和不一致的平均场预测。我们的结果提供了强有力的证据，在非晶材料的塑性屈服的普适类是不同的平均场脱钉。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical noise and avalanches in quasi-static plastic flow of amorphous solids
我们建立了一个非晶态固体塑性的平均场模型，基于系综剪切转变区的动力学，通过由区翻转本身产生的内在动力学噪声相互作用。我们比较了两种类型的噪声谱的准静态，稳态特性：（G）高斯;（E）来自四极弹性相互作用的宽分布。我们发现，通过雪崩的标度特性与系统的大小是非常敏感的噪声尾巴的塑性流动收益。与现有数据的比较表明，非仿射应变场可能是至关重要的，在小系统的分子模拟。
2006-09-27 cond-mat.soft
Unifying Plasticity in Ordered and Disordered Matter using Topological and Geometrical Descriptors
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University（上海交大吴健雄量子中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本文通过引入位错、位形变和不兼容密度场，揭示了无序材料中塑性流动区域的识别问题，并展示了这些场在二维玻璃和三维颗粒系统中的预测能力，揭示了旋转缺陷在三维中的主导作用。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Variable-amplitude oscillatory shear response of amorphous materials
变幅振荡剪切试验是研究和量化非晶态固体、复杂流体和生物材料非线性流变学的有力工具。最近的一些实验和原子模拟研究表明，在低剪切振幅下，非晶态固体进入振幅和初始条件依赖的耗散极限环，其中来回局部粒子重排周期性地使系统处于相同的状态。在足够大的剪切振幅，非晶系统失去记忆的初始条件，表现出混乱的粒子运动伴随着扩散行为，并解决到一个随机的稳态。这两个制度分开的过渡振幅，可能具有一些关键的功能。在这里，我们认为，这些观察结果支持一些物理假设体现在非平衡热力学，内部变量为基础的，剪切转换区模型的无定形粘塑性，最值得注意的是，“流动缺陷”在非晶态固体的特点是内部状态之间，他们可以进行过渡，结构演变是由耗散与塑性形变。我们提出了一个相当广泛的理论分析的热力学剪切转换区模型的变幅振荡剪切协议，强调其成功占各种实验和模拟观测，以及它的局限性。我们的研究结果提供了一个连续水平的理论框架来解释非晶态固体的变幅振荡剪切响应，并可能促进进一步的发展。
2014-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses
非晶态固体，例如玻璃，对变形具有复杂的响应，在材料设计和应用中具有显著的后果。在这方面，两个相互交织的方面很重要：稳定性和可逆性。一方面，理解玻璃如何由于剪切变形下的塑性增加而变得不稳定是至关重要的;另一方面，响应在多大程度上是可逆的，这意味着一旦扰动被释放，系统能够恢复原始配置的程度。在这里，我们专注于组装的硬球作为非晶态固体，如胶体玻璃和颗粒物质的最简单的模型。我们准备的玻璃态淬火从平衡过冷液体状态，这是通过使用交换蒙特卡罗算法得到的，并对应于一个广泛的结构弛豫时间尺度。我们详尽地映射出它们的稳定性和可逆性下的体积和剪切应变，使用广泛的数值模拟。在体积剪切应变相图上，原始玻璃状态保持固态的区域由剪切屈服线和剪切干扰线界定，剪切屈服线和剪切干扰线在屈服干扰交叉点相遇。该固相可以进一步分为两个亚相：稳定的玻璃相，其中系统完全弹性变形并且是完全可逆的，以及边缘玻璃相，其中它在介观尺度上经历随机塑性形变并且是部分不可逆的。稳定性-可逆性图的细节强烈地取决于玻璃退火的质量。这一研究为理解非晶态固体的弹性、塑性、屈服和堵塞提供了一个统一的框架。
2018-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain localization driven by structural relaxation in sheared amorphous solids
二维无定形材料被建模为耦合在一起以形成弹性相干结构的介观单元片的组装。塑性被引入作为不同的极小值的存在，在能源景观的元素成分。在施加外部应变速率时，材料剪切通过具有四极对称性的元素滑移事件的外观。当元素成分的能量景观保持固定时，滑移事件均匀地分布在整个样品中，平均产生均匀的变形。然而，当能量景观在不同的空间位置可以动态地重新安排，以考虑结构松弛，系统开发的剪切带的形式在低剪切速率的不均匀变形，粘滑样运动在剪切带的最低剪切速率。应变局部化的起源可以追溯到应变率和应力之间的负相关区域，只有当存在结构松弛时才会出现。该模型还再现了其他众所周知的影响，在非晶材料的流变学，作为一个应力峰在应变率控制的实验从休息开始，和增加的最大值，这个峰值与样品年龄。
2007-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transforming mesoscale granular plasticity through particle shape
当非晶材料的应变超过屈服点时，它会通过耗散的雪崩式滑动事件进入持续重构状态，从而减轻累积的局部应力。然而，这些事件的统计数据如何取决于组成单位之间的地方互动仍然存在争议。为了解决这个问题，我们在颗粒材料上进行实验，我们使用颗粒形状来系统地改变相互作用。颗粒状材料，在恒定压力的边界条件下，被单轴压缩，而应力测量和内部重排与X射线成像。我们引入波动性，一个经济理论中的量，作为一个强大的新工具来量化压力波动的大小，发现系统的，形状依赖的趋势。对于所有22个调查形状的幅度$s$的松弛事件是很好的拟合截断幂律分布$P(s)\sim {s}^{-τ} exp(-s/s^*)$，已提出的塑性模型的上下文中。所有形状的幂律指数$τ$测试聚类在$τ=$ 1.5左右，实验不确定性范围为1.3 - 1.7。$τ$的形状独立性及其与平均场模型的兼容性表明，该系统的粒度，而不是颗粒形状，修改后的应力重分布的滑移事件远离连续弹性。同时，特征最大事件大小$s^*$变化两个数量级，并跟踪波动的形状依赖。因此，颗粒材料中的颗粒形状是影响无定形系统从无标度临界状态运行的距离的一个强大的新因素。这些实验结果没有捕获当前的模型，并建议需要重新检查的机制，驱动非晶系统中的介观塑性形变。
2018-12-21 cond-mat.soft
Deformation and Failure of Amorphous Solidlike Materials
自20世纪70年代以来，无定形、类固体材料的变形和破坏理论开始于应力驱动的模型，在该模型中，分子重排通过“剪切转变”发生在局部流动缺陷处。这张照片是现代理论的基础上的“剪切转换区”（STZ的），这是本评论的重点。我们首先描述的结构的理论一般条款，并显示几个应用程序，特别是：解释的应力-应变测量散装金属玻璃，剪切带的数值模拟分析，并使用STZ运动方程在自由边界计算。在这篇文章的后半部分，我们专注于简单的，我们称之为“非热”模型的非晶塑性，并使用该模型来说明如何出现的STZ理论在一个系统的非平衡态热力学制定。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reversible-to-irreversible transition of colloidal polycrystals under cyclic athermal quasistatic deformation
本文研究胶体多晶在循环拉压与剪切变形下的可逆-不可逆转变，发现两种模式均发生该转变但剪切模式阈值应变更大，并揭示位错运动、晶界消失及应变累积方向差异。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Heterogeneous relaxation dynamics in amorphous materials under cyclic loading
利用分子动力学模拟研究了非晶玻璃材料在振荡剪切应变下的非均匀动力学行为。我们认为三维二元Lennard-Jones混合物远低于玻璃化转变温度。利用自重叠序参量和动态磁化率定量描述了结构弛豫和动力学非均匀性。我们发现，在足够小的应变振幅，均方位移表现出广泛的亚扩散平台和系统经历了约$10^4$周期几乎可逆的变形。在增加应变振幅时，以较短的时间间隔发生向扩散制度的过渡，并且松弛过程涉及大颗粒位移的间歇性爆发。粒子跳跃动力学和动态磁化率的详细分析表明，移动粒子聚集成团簇的大小增加，在较大的应变幅。最后，在连续的时间间隔的颗粒迁移率之间的相关性表明，动态促进变得越来越明显，在较大的应变幅度。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Soft modes and strain redistribution in continuous models of amorphous plasticity: the Eshelby paradigm, and beyond?
无序固体的变形依赖于粒子的快速和局部重排。软振动模式的检查可以帮助预测这些重排的位置，而它们实际上重新分布的应变介导了集体效应。在这里，我们研究软模式和应变重分布在一个二维连续的介观模型的基础上金斯堡-朗道自由能完美的固体，补充了塑性无序的潜力，占剪切软化和重排。无论无序强度如何，我们的数值模拟显示软模式总是在材料的最软点处急剧达到峰值（与弹性界面的脱钉不同）。与普遍的观点相反，这个峰周围的变形晕并不总是具有四极（Eshelby样）形状。相反，对于有限和窄分布的无序，它看起来像一个断裂，应变场集中在一些容易的方向。这些发现是合理的分析计算的情况下，塑料障碍被限制在一个点样的“杂质”。在这种情况下，我们揭示了一个连续的家庭的弹性传播，这是相同的软模式和平衡配置。随着弹性介质各向异性的增加，该族在标准四极传播子和类四极传播子之间插值。因此，我们希望看到一个类似于裂纹的传播子，当断裂边缘的扩展区域已经沿着剪切方向软化，从而使材料各向异性，但还没有失败。我们推测，这可能是在仔细老化的玻璃宏观故障之前的情况。
2018-04-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling the Fatigue Behavior of Amorphous Polymers
Michigan State University（密歇根州立大学）；Technion（以色列理工学院）；University of Milan（米兰大学）
研究非晶态聚合物疲劳行为，用朗氏塑性模型线性化版本推导巴斯奎定律，得出m = 3及前置因子A的表达式，成功描述了PS、PMMA和PVC三种非晶态聚合物的实验数据。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Necking instabilities in elasto-viscoplastic materials
颈缩不稳定性，其中拉伸（延伸）变形局部化到一个小的空间区域中，是弹粘塑性材料中的一般失效模式。在这一非常广泛的类别中的材料-包括非晶、晶体、多晶和其他材料-具有在小应力下的主要弹性响应、在相当明确的屈服应力下的塑性开始和速率依赖性。颈缩不稳定性涉及系统的几何形状和其本构行为之间的独特耦合。我们认为一般的弹粘塑性本构关系涉及的内部状态字段，它代表了结构的演变过程中的材料塑性形变，并研究颈缩在长波长近似（有时称为润滑或细长杆近似）。我们推导出一个一般表达式的最大的依赖于时间的特征值在近似WKB的线性稳定性分析，突出各种基本的物理效应涉及颈缩。然后，这个表达式被用来提出颈缩的发生，更重要的是出现强本地化的标准。应用应变软化非晶塑性，在剪切-转换区模型的框架，和应变硬化晶体/多晶塑性，在框架的Kocks-Mecking模型，提出。这些不同材料模型的定量分析支持了理论预测，特别是颈缩过程中的强局部化。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
