Numerical investigation of the interaction between the martensitic transformation front and the plastic strain in austenite
采用相场法对经过塑性形变的奥氏体基体中的马氏体相变进行了模拟。为此目的，弹塑性相场方法的非相干MT开发在以前的工作[Kundin等。和物理固体59（2011）2012]。通过考虑奥氏体基体中位错的热湮灭和非热湮灭以及相变前沿的非热湮灭，扩展了位错密度场的演化方程。结果表明，MT引起的奥氏体塑性形变与变形前的塑性应变相互作用，导致位错密度不均匀增加。在相变过程中，形变奥氏体中的一部分位错被马氏体相继承，这种继承取决于马氏体相变的晶体学。另一部分位错在相变前沿湮灭，降低了生长马氏体中的位错密度。基于模拟结果，提出了马氏体和奥氏体基体中的马氏体分数和塑性形变对继承位错的唯象依赖性。
2014-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Non-Schmid Effects In Perfect Single Crystal Metals At Zero Temperature
金属晶体塑性的一个长期存在的假设是，一旦滑移面上的分解剪应力达到临界值，屈服开始。这一假设，称为施密德定律，意味着塑性的开始与作用在滑移面上的法向应力无关。我们研究这一假设的有效性在单晶完美晶格在零温度下，使它们受到广泛的组合正常和剪切应力，并确定塑性的发病。我们采用声子稳定性分析四个不同的单晶金属和确定的发病可塑性的发病不稳定。结果表明，屈服对正应力有显著的依赖性，从而说明了在晶体塑性中考虑非Schmid效应的必要性。最后，相反的共同假设，在单晶体中的不稳定性是长波长的类型，我们表明，短波长的不稳定性是丰富的成核缺陷的负载条件范围很广。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Predicting activation-barrier and plasticity-onset statistics in a model of glasses
Tohoku University（东北大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过非线性模式框架推导出玻璃模型激活势垒和塑性起始的渐近分布及极值标度，并开发高效算法验证预测，为理解玻璃动力学提供统一理论。
2026-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Critical stress statistics and a fold catastrophe in intermittent crystal plasticity
研究了单位错动力学模拟中第一个离散塑性事件的统计和起源。这是通过一个线性稳定性分析的发展中的位错配置的不可逆塑性开始。它被发现，通过一个折叠突变，位错配置加载前直接决定的应力，塑性事件发生时，一个和两个触发位错之间的参与。由此产生的不可逆塑性应变所产生的不稳定性被认为是高度相关的这些触发位错。
2016-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous compliance and early yielding of nanoporous gold
我们提出了一个研究的弹性和塑性行为的纳米多孔金在压缩，侧重于分子动力学模拟和检查的实验数据进行验证。这两种方法都同意在变形的早期阶段具有非常高的弹性顺应性，即使在最小的载荷下也会出现准立即塑性屈服。在第一次加载之前，材料已经在毛细力的作用下经历自发的塑性形变，不需要外部载荷。压缩载荷下的塑性形变伴随着位错储存和位错相互作用，伴随着强烈的应变硬化。我们的结果不支持位错饥饿的情况。在变形过程中，刚度增加，但从来没有接近预测的相关Gibson-Ashby标度律。微观结构的无序影响的塑性形变行为和表面过剩的弹性可能会修改弹性响应，但我们涉及到的异常遵守和立即屈服发病的原子起源：大的表面引起的预应力诱导弹性剪切，使某些地区的材料接近广义层错能曲线的剪切不稳定性。这些区域是弹性高顺应性和塑性弱的。
2015-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Grain-boundary segregation delays the onset of plastic flow in nanocrystalline Fe-18Cr-12Ni
National Institute of Technology Jamshedpur（贾姆谢德布尔国家技术学院）
通过MD/MC模拟发现，纳米晶Fe-18Cr-12Ni中晶界偏析（Ni贫化、Cr富集）延迟塑性流动起始，提高峰值应力，其作用主要发生在早期塑性流动阶段。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Onset of a Propagating Self-Sustained Spin Reversal Front in a Magnetic System
当磁性材料向平衡弛豫时，通过反转自旋在磁性材料中释放的能量可导致动力学不稳定性，其沿着以恒定亚声速传播的爆燃前沿点燃自我维持的快速弛豫。使用触发热脉冲和横向和纵向磁场，我们调查和控制之间的交叉热驱动磁弛豫和磁爆燃在单晶$_{12}$ -醋酸锰。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crack-Like Processes Governing the Onset of Frictional Slip
我们进行实时测量的净接触面积两块类似的材料在摩擦滑动的发病。我们表明，界面分离的过程中，这之前立即开始摩擦滑动，是由三种不同类型的分离前。这些裂纹状剥离前沿的不同之处在于它们的传播速度和由它们的通道引起的净接触表面减少量。最快的锋面以亚音速传播，但在界面上产生的接触面积减少可以忽略不计。子瑞利锋是以高达瑞利波速度VR的速度传播的类似裂纹的模式，并引起净接触面积减少约10%。最有效的接触面积减少（~20%）是通过缓慢的分离锋的通道沉淀的。这些锋以非常慢的速度传播，速度比VR低一个数量级，但比其他特征速度尺度（如滑移速度或加载速度）高几个数量级。慢锋是由亚瑞利锋的突然停止与间音速锋一起产生的。没有整体滑动的界面发生，直到任何一个较慢的两个前锋穿越整个界面，并在界面的前缘运动开始。滑移在后缘的接口伴随着运动的缓慢和子瑞利锋。我们可以预期这些模式在断层成核和地震动力学中都很重要。
2006-03-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Shear relaxation behind the shock front in $\langle$110$\rangle$ Molybdenum - From the Atomic Scale to Continuous Dislocation Fields
在这项工作中，我们研究冲击诱导的塑性钼单晶，沿<110>晶体取向的影响。特别是，剪切松弛后面的冲击波阵面进行了定量检查。采用分子动力学（MD）模拟来模拟冲击过程中的变形，然后进行后处理来识别和量化在冲击波阵面后面成核的位错线。位错线上的信息是整体平均内部板坯的模拟盒和不同的实现的MD模拟，从连续的位错场提取使用离散到连续的方法。连续的位错场与MD模拟得到的应力和应变场相关。基于这种分析，我们表明，弹性前体超过剪切应力，在此之后，在一组特定的滑移面上的位错成核，稍微滞后于弹性前。因此，分解剪应力松弛，但主侧应力增加。后者导致在平行于冲击波的平面上的解析剪切应力的增加，导致在平行于冲击波前沿的平面上的位错成核的附加延迟前沿。最后，塑性的两阶段过程导致在平行于冲击波的平面中的各向同性应力状态。利用分子动力学模拟结果计算了特定滑移面上的位错密度和冲击波后的塑性形变，弥补了原子尺度和连续介质之间信息的不足。
2018-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Deformation Patterns and Surface Morphology in a Minimal Model of Amorphous Plasticity
研究了非晶材料塑性形变的一个极小模型。假设材料单元表现出理想的塑性行为（J2塑性）。结构无序被认为是随机变化的局部屈服应力。使用这个简单的模型的有限元实现，我们模拟的平面应变变形的细长杆加载拉伸。由此产生的应变模式的统计特征在于其空间关联函数。相应的表面形态的研究揭示了一个非平凡的赫斯特指数约。0.8，表明在变形模式中存在长程相关性。模拟的变形模式和表面形态表现出持久的功能，已经出现在塑性形变的发病，而随后的演变的特点是增长幅度没有重大的形态变化。研究结果进行了比较，实验观察。
2014-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Softening Gradient Plasticity: Analytical Study of Localization under Nonuniform Stress
软化引起的塑性应变的局部化可以客观地描述由正则化塑性模型，假定当前屈服应力的依赖于由微分（梯度）表达式定义的非局部软化变量。本文给出了某些特殊非均匀应力分布下一维局部化问题的解析解。一维问题可以解释为描述变截面的受拉杆或受非均匀弯矩作用的梁。显式以及隐式梯度制剂被认为是。研究了塑性应变剖面的演变和载荷-位移图的形状。它表明，即使局部本构关系表现出软化的权利，从屈服开始，全球载荷-位移图有一个硬化的部分。讨论了表征材料和几何形状的内部长度尺度之间的相互作用。
2009-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Cracklike Dynamics at the Onset of Frictional Sliding
我们提出了一个弹塑性摩擦模型，其中包括界面刚度。稳态滑动摩擦的特点是一个通用的非单调行为，包括速度减弱和加强分支。在1D和侧向加载的应用程序后，我们证明了存在的瞬态裂纹状战线的速度是独立的声速，我们建议是类似于最近发现的缓慢的界面破裂战线。最重要的是，这些瞬态非均匀加载的前端的属性是由稳态前的解决方案在{ \em最小}的滑动摩擦法律，这意味着存在一个新的速度尺度和“禁断间隙”的破裂速度。我们强调界面刚度所发挥的作用，并补充我们的分析与二维缩放参数。
2011-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic plasticity of beryllium in the inertial fuel fusion capsule regime
采用表面测速仪和原位x射线衍射技术研究了铍在激光诱导冲击波加载过程中的塑性响应。通过热X射线（黑腔）加载的结果与使用激光烧蚀的更广泛的研究一致。观察到强弹性波，自由表面速度高达~1 km/s，在塑性冲击到达之前具有显著的结构。先驱体的大小和形状可以用基于位错动力学的塑性模型来再现。从X射线衍射图中测得的晶格间距的变化给出了弹性波中的单轴压缩、前体衰变中的三轴流动和塑性冲击中的三轴压缩的直接测量;这些与速度数据一致。从激光实验中推导出的动态强度行为被用来帮助解释冲击诱导熔化开始周围的表面速度数据。非均匀混合物的模型正在扩展到处理各向异性组件和层裂。
2007-11-22 cond-mat.mtrl-sci
On the onset of slip at adhesive elastic interfaces
本研究采用弹性晶格网络模拟粘附弹性界面的滑动起始，发现边界加载位置会影响界面破裂前沿类型，揭示了滑动摩擦与II型断裂的相似性，为静动摩擦转变机制提供了新认识。
2024-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Preparation of Metal Mixed Plastic Superconductors: Electrical Properties of Tin-Antimony Thin Films on Plastic Substrates
金属混合聚合物是制备柔性金属和超导体的一种廉价而有效的方法。作为一个正在进行的努力，以了解如何调整这些系统的性能与离子注入的一部分，我们提出了一个研究这些系统的电性能之前，金属混合。我们表明，锡锑薄膜的电性能是显着的稳健的衬底形态的变化。我们证明，在一个固定的波长的膜的吸光度提供了一个可靠的和可重复的表征的相对膜厚度。我们发现，随着薄膜厚度的减小，未注入的薄膜中的超导转变变宽，但转变的起始温度仍保持在体Sn的转变温度~3.7 K。这与金属混合膜的行为形成鲜明对比，这表明金属混合过程对超导态的物理学具有显著的影响，超出了单独减少膜厚度所实现的影响。
2009-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Linking high and low temperature plasticity in bulk metallic glasses: thermal activation, extreme value statistics and kinetic freezing
在远低于其玻璃化转变的温度下，块体金属玻璃的变形性质的特征在于从弹性到塑性的急剧转变、可再现的屈服应力以及该应力随温度升高而近似线性地减小。在目前的工作中，它表明，当过冷液体制度的众所周知的属性，在潜在的势能景观方面，被假定为在低温下也是有效的，一个简单的热激活模型是能够再现所观察到的宏观产量的发病。在这些温度下，复杂的势能景观的热可及性急剧降低，极端值的统计和动力学冻结现象变得重要，影响介导弹性到塑性转变的不可逆结构转变的空间异质性。随着温度的升高和接近玻璃化转变温度，该理论能够顺利过渡到高温变形制度，其中塑性是已知的热激活粘塑性模型很好地描述。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic transition from $α$-helices to $β$-sheets in polypeptide superhelices
我们进行了动态力操纵$in$ $silico$对各种超螺旋蛋白片段从肌球蛋白，趋化性受体，波形蛋白，纤维蛋白，和苯丙氨酸拉链，不同的大小和拓扑结构的$α$ -螺旋包装。当沿超螺旋轴拉伸时，所有超螺旋都表现出弹性、塑性和非弹性伸长状态，并经历从$α$ -螺旋到$β$ -片层的动态转变，这标志着塑性形变的开始。使用Abeyaratne-Knowles制定的相变，我们开发了一个理论模型的机械和动力学性质的蛋白质超螺旋在机械非平衡条件下，并映射其能量景观。通过比较模拟和理论的力-应变谱，验证了理论。弹性力和用于$α$至$β$转变至塑性形变的力的标度律可用于合理地设计具有所需机械强度和刚度与塑性之间的期望平衡的新材料。
2017-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular dynamics of shock fronts and their transitions in Lennard-Jonesium and Tin
我们发展了一种连续Hugoniot方法，用于分子动力学中冲击波阵面的有效模拟。这种方法实现了一个显着提高的效率，在一个密集的采样的稳态冲击波阵面状态的生成，并允许作为一个连续的冲击强度参数，$v_p$的函数的冲击的研究。据我们所知，这是第一次尝试以连续的方式绘制Hugoniot。我们首先将这种方法应用于单晶Lennard-Jonesium中沿方向的激波<100>。与已发表的Lennard-Jones Hugoniot和传统模拟方法的结果非常一致。接下来，我们提出了一个连续的数值Hugoniot的冲击锡同意在6%以内的实验数据。我们研究了锡中强激波到弹塑性激波的转变，发现它是一个与跨临界分岔相一致的连续转变。
2006-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Microplasticity and yielding in crystals with heterogeneous dislocation distribution
在这项研究中，我们使用离散位错动力学（DDD）模拟研究面心立方单晶中的非均匀位错密度的影响准弹性形变和塑性流动之间的转变。通过分析具有初始轴向位错密度梯度的样品的应力-应变曲线，我们得出以下结论：（i）在塑性流动开始之前的准弹性形变区域中，模拟样品的有效弹性模量显著低于无位错晶体的值。这种模量降低增加与减少位错密度梯度：均匀的位错分布的晶体，因此最弱的准弹性制度;（ii）向塑性流动的过渡首先发生在位错密度降低的区域。因此，整体屈服应力随位错密度梯度的增加而降低;（iii）具有位错密度梯度的晶体表现出更明显的硬化阶段，在此期间，应力重新分布到具有更高位错密度的更强区域上，直到样品以近似独立于位错密度梯度的恒定流动应力流动。我们解释这些发现的连续位错动力学的位错密度演化模型，占反转位错运动。准弹性和塑性形变之间的过渡被解释为从反转到非反转的位错运动的过渡，和弹性模量的初始差异有关的位错系统的密度依赖的极化率。随后的塑性流动行为进行了分析Mughrabi的复合材料模型的修改版本。
2018-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Onset of metallic transition in molecular liquid hydrogen
氢的液-液相变是氢相图的中心，是获得诸如Wigner-Huntington金属化、超导性和超流性等涌现性质的有希望的途径。本文采用扩散量子蒙特卡罗和密度泛函理论计算方法对氢的液-液相变进行了研究。我们的研究结果表明，金属化过程发生在较低的压力和温度相比，分子到原子氢的结构相变。结果是金属化的分子氢在宽范围的压力和温度下是稳定的。我们的研究突破了金属化过程与氢分子解离过程相一致的传统假设，分子金属氢液相有可能成为研究氢相变的前沿。
2022-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Hidden spatiotemporal sequence in transition to shear band in amorphous solids
剪切带是非晶态固体中一种基本的非平衡现象。由于原子的剪切、膨胀和转动三种局域运动之间的内在纠缠，剪切带产生的精确物理过程至今仍是一个谜。为了揭开这一神秘面纱，我们首次制定了一个理论协议，涵盖仿射和非仿射变形组件，以解码这些高度纠缠的局部原子尺度事件。与广义的剪切转变区概念不同，塑性行为可以通过对剪切主导区（SDZ）、剪切变形主导区（DDZ）和旋转主导区（RDZ）的操作来全面地说明。它们的时空演化表现出一种从同步运动到剪切带开始时的分离分布的新的转变，这与流体动力学中从层流到湍流的转变有着惊人的相似之处。利用极值理论和渗流分析揭示了其内在机理。EVT分析表明，在初始塑性单元的胚胎阶段，扩张是主要的模式。逾渗分析点的临界幂律标度性质的过渡，从随机激活渗流的塑性区域。从而揭示了剪切带出现的全貌。首先，膨胀触发初始剪切和旋转在软区，导致胚胎的流动单元，这是其次是不均匀的类粘性图案表现为二次激活的旋转在相邻的硬材料。这种旋转激活有助于进一步扰动，并最终导致剪切带的形成。我们的研究结果也加强了在无序材料的塑性行为的讨论必须考虑仿射和非仿射分量变形。
2022-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Dynamic fields at the tip of sub-Rayleigh and supershear frictional rupture fronts
在两个不同的接触体之间的界面处的摩擦运动的开始的特征在于动态破裂前缘的传播。我们结合摩擦实验和数值模拟来研究这些摩擦破裂锋的性质。我们扩展了以前的分析缓慢和子瑞利破裂的前锋，并表明，应变场和真正的接触面积的演变，在尖端附近的超剪切破裂的解析解描述。断裂力学理论进一步使我们能够确定长期追求的界面性能，如局部断裂能和摩擦峰值强度。这两个属性被观察到是大致独立的破裂速度和传播模式。然而，我们的研究也揭示了测量值和解析解之间的差异，出现的破裂速度接近纵波速度。与动态模拟的进一步比较表明，在超剪切传播制度，瞬态和几何（有限的样品厚度）的影响，导致较小的近尖端应变振幅比预期的自剪切力学理论。通过在整个可能的破裂速度范围内显示实验，模拟和理论之间良好的定量一致性，我们证明了摩擦破裂前沿是经典的动态裂纹，尽管有残余摩擦。
2020-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
A Nanomechanical Testing Framework Yielding Front&Rear-Sided, High-Resolution, Microstructure-Correlated SEM-DIC Strain Fields
具有改进的机械性能的新型多相合金的持续开发需要对纳米级变形机制进行定量的微观结构分辨观察，例如，多相界面这就需要一种超越先进测试方法的组合方法，如对散装材料进行微尺度应变测绘和对单个晶粒进行微米级变形测试。我们提出了一个纳米机械测试框架，该框架经过精心设计，集成了几种最先进的测试和表征方法：（i）对精心挑选和隔离的多相样品进行定义明确的纳米拉伸测试，（ii）通过最近开发的InSn纳米DIC散斑图案，结合前后侧原位SEM-DIC测试的前后侧SEM-EBSD微观结构表征，（iii）通过应用SEM扫描伪影校正和DIC去卷积来辅助优化DIC应变映射，以提高空间分辨率，（iv）新颖的微结构-应变对准框架，以提供前侧和后侧、纳米级、微结构分辨的应变场，以及（v）变形配置中的微结构、应变和SEM-BSE损伤图的直接比较。在一个微米级的双相钢试样上的演示，包含一个不相容的铁素体-马氏体界面，展示了如何解开纳米级的变形机制。离散的板条边界对齐的马氏体应变局部化过渡到扩散铁素体塑性的界面，揭示了纳米级的正面和背面的微观结构应变对齐和DIC相关性的优化。所提出的框架产生了前后对齐的微观结构和应变场，提供了变形的3D解释，并为先进的多相模拟的前所未有的验证提供了新的机会。
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dislocation in Motion as the Dynamic Distribution of Elastic Field Singularity
晶体的塑性形变是一种物理现象，自铜石时代开始以来，它极大地推动了人类文明的发展。这个过程主要由称为位错的线缺陷的运动控制。每个位错都捕获了一个可用Burgers矢量表示的塑性形变量[1，2]。理论上的位错运动的机制，在原子尺度的长度和时间仍然是一个具有挑战性的任务，由于极端复杂的动态。我们提出了一个新的概念，建模移动位错的动态分布的弹性场奇异性的跨度内的伯格斯矢量。令人惊讶的是，这个模型的数值实现的周期性膨胀收缩周期的奇点被发现表现出一个能量，这类似于一个位错移动的Peierls障碍的存在[1-4]。奇异性分布是外剪应力作用下的自然结果。此外，在传统的假设相反，这里的计算揭示了显着的贡献的线弹性区域周围的核心对势垒。
2009-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
