Sheared Amorphous Packings Display Two Separate Particle Transport Mechanisms
剪切颗粒材料引起非仿射位移。这种非仿射位移已经被广泛研究，并且已知与非晶填料的塑性和其他机械特征相关。一个众所周知的例子是剪切转变区，如由仿射变形的局部偏差$D^2_{min}$捕获的，以及它们与失效和应力波动的相关性。我们分析剪切摩擦非热磁盘包装，并表明，存在至少一个额外的介观运输机制，叠加在本地扩散运动的顶部。我们的证据表明，这第二次运输机制在一个均匀的系统，通过扩散张量分析，并表明，该扩散张量的痕迹等于经典的$D^2_{min}$时，这第二介观运输进行校正。新的运输机制是一致的观察到在很宽的体积分数范围内，甚至具有不同的摩擦系数的颗粒，并始终观察到剪切反转后，暗示其相关的记忆效应。
2020-12-12 cond-mat.soft
Spatiotemporal analysis of nonaffine displacements in disordered solids sheared across the yielding point
利用分子动力学模拟研究了变形非晶态固体中非仿射位移的时间演化和空间相关性。三维模型玻璃是通过二元混合物，这是缓慢退火远低于玻璃化转变温度，然后在一个恒定的应变速率剪切表示。结果表明，随着应变的增加，具有大的非仿射位移的原子簇的典型尺寸增加，这些簇保持空间均匀分布，直到屈服点时，移动原子成为本地化的系统跨越剪切带内。此外，屈服过渡与非仿射位移的空间相关性的突然变化相关联，该变化从指数衰减到幂律衰减。我们还发现小原子对关联函数中的第一个峰的高度在屈服应变下表现出明显的增加。这些结果进行了讨论，在循环加载下的非晶材料的屈服转变。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Multiperiodic orbits from interacting soft spots in cyclically-sheared amorphous solids
当非晶态固体周期性地变形时，其可以达到稳定状态，其中构成颗粒的路径描绘出在每个驱动循环中重复的闭环。在模拟中注意到一个显着的变化，其中粒子运动的周期是驾驶周期的倍数，但这种行为的原因仍然不清楚。出于对堵塞的固体实验中的位移场的介观特征，我们提出并分析了一个简单的相互作用的软点模型-在应力下颗粒重新排列的位置，类似于两级系统与滞后。我们表明，多周期行为可以出现在三个或更多的相互作用的软点之间，但在所有情况下，它需要沮丧的相互作用，照亮这种否则难以捉摸的相互作用类型。我们提出了在实验中寻求这种挫折的签名，并在设计的系统中实现它的方向。
2021-08-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Rearrangements and Dilatancy for Sheared Dense Materials
本构方程提出了致密材料，基于识别的两种类型的自由体积激活重排与剪切和压实。研究了两种情况：应力-应变试验中的非晶态固体的情况和摩擦学试验中的润滑剂的情况。变化的参数，应变软化，剪切稀化，和粘滑运动可以观察到。
2001-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free energy of sheared colloidal glasses
我们开发了一个自由能框架来描述玻璃对外加应力的响应。与晶体不同，对于晶体，自由能随着由于仿射位移引起的应变而二次增加，对于玻璃，非平衡自由能由于非仿射位移和耗散的复杂相互作用而降低。我们直接在应变胶体玻璃中测量自由能，并使用平均场论将其与仿射位移和非仿射位移联系起来。由于剪切引起的结构连通性损失，非仿射位移随着施加的剪切而增长。我们的平均场模型允许第一次解开复杂的贡献，仿射和非仿射位移和耗散的瞬态变形的玻璃。
2015-05-25 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
Universal non-Debye low-frequency vibrations in sheared amorphous solids
本文研究了具有简单剪切自由度的非晶态固体的能量最小构型。我们表明，结构玻璃形成者的振动态密度的低频制度是至关重要的敏感的配置采样的应力合奏。在二维和三维中，剪切稳定的系综显示出$D(ω_{\min}) \sim ω^{5}_{\min}$状态，与在无应变条件下观察到的$ω^{4}_{\min}$状态相反。我们还研究了一个系综的二维，应变非晶态固体附近的塑性事件。我们发现，在$γ_{P}$发生的塑性事件附近的应变$γ$的最小本征值分布，显示崩溃时，按$\sqrt{γ_P - γ}$缩放，并与粒子数为$N^{-0.22}$。值得注意的是，在低频率下，该比例分布显示出稳健的$D(ω_{\min}) \sim ω^{6}_{\min}$幂律状态，其在大的$N$极限下存活。最后，我们通过对塑性事件附近的海森矩阵的第二和第三特征值的表征，探讨了这个系综的普适性质。
2021-12-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming is a first-order transition with quenched disorder in amorphous materials sheared by cyclic quasistatic deformations
本研究针对阻塞相变的属性争议，通过对循环准静态剪切的二维、三维非晶体系开展标度分析，证明阻塞是伴随淬火无序的一级相变，为其研究提供了新的理论框架。
2024-10-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperative effects driving the multi-periodic dynamics of cyclically sheared amorphous solids
在无定形材料，如玻璃，胶体，或颗粒状材料的塑性，是由称为“软点”的局部重排介导的。实验和模拟表明，软点是两个状态的实体通过四极位移场相互作用时，他们切换状态。当系统受到循环应变驱动时，软点可以在一个或多个强制循环后返回到其原始状态。在这种情况下，系统具有周期性动力学，并且总是重复相同的微观状态。在这里，我们专注于多周期动力学，即周期性大于驱动器周期性的动力学，并使用图论方法来分析从数值模拟中获得的动力学。在这种方法中，机械稳定的配置，转换纯粹弹性到彼此在一个范围内施加的应变，由顶点表示，和塑性事件导致从一个稳定的配置到另一个，由定向边表示。基于图形拓扑结构和软点位移场的算法揭示了多周期行为是由一些软点在一个以上周期后重复的状态引起的，并提供了关于允许这种动态的机制的信息。为了更好地理解多周期性背后的物理机制，我们使用了一个相互作用的迟滞模型。每个滞后是一个简化的两状态元素表示滞后软点动态。我们确定在这个模型中的多周期性的几种机制，一些涉及多周期性的滞后和合作动力学涉及几个滞后之间的直接相互作用。当存在更多的滞后时，这些合作事件自然更常见，从而解释了为什么多周期性在大驱动幅度下更普遍。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Plastic flow in a sheared polycrystalline solid using phase field model
由外部剪切应力引起的固体中的塑性形变具有巨大的实际意义。多晶体中存在的局部晶体秩序，由许多晶粒组成，区别于非晶材料的变形模式。尽管各向异性很强，由外部应力引起的塑性流动和随之而来的变形场表现出很强的动力学不均匀性。粒子位移的分布$P(u)$（$u$）显示出三种不同的区域，包括中等位移处的幂律标度区域。使用相场模拟，我们展示了多晶体如何产生鞍和旋涡状的流动模式，迄今已被称为基本的塑性事件的背景下，无定形材料。有趣的是，这些事件在这里找到自然的解释，在潜在的位错动力学。我们还使用Okubo-Weiss测度表征了流场的空间分布。
2013-03-06 cond-mat.soft
Reversible plastic events during oscillatory deformation of amorphous solids
利用分子动力学模拟研究了振荡剪切应变对三维二元玻璃中单个粒子非仿射重排的影响。在远低于玻璃化转变的温度下，无定形材料由Kob-Andersen混合物表示。我们发现，在周期性的剪切变形的材料，一些粒子进行可逆的非仿射位移的振幅近似幂律分布。我们的模拟表明，粒子与非仿射位移的大幅度表现出集体行为，即，他们往往聚集成相对紧凑的集群，成为可比的屈服应变附近的系统大小。除了可逆位移外，还存在许多不可逆位移。随着应变幅的增加，在一个循环期间不可逆位移的概率增加，这导致材料的永久结构松弛。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci 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
Minimal cyclic behavior in sheared amorphous solids
本研究通过灵敏算法识别剪切下堵塞堆积中相互抵消的重排对，发现其周期性循环行为持续至最小应变，揭示了滞后量与能量及位移的关系，并表明重排核心与交互无明确界限，为无定形固体达到极限循环提供见解。
2025-04-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Spatially correlated rotational dynamics reveals strain dependence in amorphous particle packings
无定形颗粒堆积中的微观结构动力学通常通过量化颗粒位移来探测。虽然当颗粒的位移受到阻碍时，颗粒填充中的刚性出现，但通常无序的位移度量如何与机械响应联系并不明显。相反，粒子旋转对限制效应的敏感性要小得多，但对堆积的力学仍然敏感。到目前为止，很少有人注意将微观旋转运动与非晶填料的力学联系起来。我们证明，通过实验测量，颗粒包装力学可以直接链接到旋转运动的剪切包装，即使是圆形颗粒。我们的结果表明，旋转动力学的扩散性质是高度应变敏感的。此外，在旋转动力学中存在大量的空间相关性，其是颗粒摩擦和堆积密度的函数。我们的测量分析表明，粒子旋转动力学在非晶材料力学中起着至关重要的作用。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bubble kinematics in a sheared foam
我们的特点是在剪切的二维泡沫中的气泡的运动学使用统计措施。我们考虑气泡速度和位移的分布。结果进行了讨论的背景下的预期行为的热系统和模拟的气泡模型。实验和模拟之间存在普遍的一致性，但速度分布中的显着差异表明剪切泡沫的有趣元素未被流行的模型捕获。
2006-07-05 cond-mat.soft
Non-Affine Displacements and the Non-Linear Response of a Strained Amorphous Solid
我们证明，不可逆的结构重组是不必要的观察在非晶态固体的屈服行为。虽然大多数的固体应变到其屈服点确实经历了不可逆的重组，我们发现一个显着的部分固体表现出通过可逆应变屈服。我们还表明，超过屈服应力的大的瞬时应变可以导致完全的应力松弛，由施加的应变驱动的大的非仿射运动的结果。应力应变比对非仿射均方位移的依赖性与在非零温度下从静止液体获得的剪切模量的依赖性的经验相似性支持这样的命题，即刚性仅取决于采样的构型空间的大小，并且对于该空间如何采样不敏感。
2016-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An elasto-plastic approach based on microscopic insights for the steady state and transient dynamics of sheared disordered solids
在这封信中，我们开发了一个框架，研究非热非晶态固体的力学响应通过耦合的细观和微观模型。使用测量粗粒的数量从密集无序颗粒系统的模拟，我们提出了一个连贯的弹塑性模型方法的屈服应力材料的变形和流动。对于一组给定的参数，该模型允许匹配一致的瞬态和稳态特性的驱动无序系统下施加的剪切速率和蠕变协议。
2021-01-08 cond-mat.soft
Characteristics and Correlation of Nonaffine Particle Displacements in the Plastic Deformation of Athermal Amorphous Materials
当非晶态固体均匀变形时，响应表现出非均匀塑性不稳定性，颗粒团簇局部协同重排。非均匀性是决定非晶态固体力学性能的重要因素。本文采用计算机模拟的方法，研究了在无热准静态极限下，非晶态固体在简单剪切变形作用下，以非仿射位移为特征的团簇的特性和空间相关性。具有大位移的集群被发现是均匀分布在空间中的弹性制度，其次是一个本地化的系统跨越剪切带屈服后。位移场的分布呈现幂律性质，其指数与变形密切相关。非仿射位移表现出很强的空间相关性，并随着应变的增加而变长。从我们的结果可以看出，在弹性区域，关联函数的衰减是指数性质的。屈服转变的标志是衰减的突然变化，之后它被很好地描述为幂律。这些结果表明，非仿射相关的无标度的字符在稳定的流动状态。这些结果被认为是强大的和独立的应变窗口的总非仿射位移计算。
2022-01-27 cond-mat.soft
Particle dynamics and effective temperature of jammed granular matter in a slowly sheared 3D Couette cell
我们报告的粒子动力学的实验测量缓慢剪切颗粒物质在三维（3D）库埃特细胞。一个紧密堆积的透明球形珠子的集合被外部压力限制，并填充有流体以匹配珠子的密度和折射率。这使我们能够跟踪嵌入系统中的示踪粒子，并获得作为时间函数的三维轨迹。我们研究的PDF的垂直和径向位移，发现高斯和指数分布，分别。对于慢剪切速率，在所有三个方向上的均方波动被发现是只依赖于库埃特细胞的角位移。示踪剂颗粒的扩散率和迁移率都与剪切速率成正比，从而产生恒定的有效温度，这是堵塞系统的特征。
2008-06-30 cond-mat.soft
Modelling of strain fields in sheared colloidal glasses using Eshelby inclusions
当非晶态固体时，它们在小应变下显示弹性形变，然而，超过临界应变，它们屈服并开始塑性流动。这种可塑性的起源在于粒子的不可逆重排。这种重排已经被证明会产生一个长程四极应变场，类似于Eshebly的球形夹杂物。然而，它们在有限温度和有限剪切速率下的时空组织仍不清楚。在这里，我们研究了剪切胶体玻璃中的应变场。我们表明，在均匀流动的应变场可以模拟使用Eshelby夹杂物的分布。特别是，我们表明，剪切胶体玻璃中的空间应变相关性的非平凡衰减是在空间相关的位置形成的塑性重排之间的弹性相互作用的结果。
2019-09-18 cond-mat.soft
Broad distribution of stick-slip events in Slowly Sheared Granular Media: Table-top production of a Gutenberg-Richter-like distribution
我们监测粘滑位移的一个非常缓慢的驱动可移动的多孔顶板，通过剪切与包装相同的玻璃珠限制在一个托盘中的相互作用。当驱动在一个恒定的应力率，由粘滑不稳定性触发的大事件的位移和能量的分布表现出幂律响应，让人想起古腾堡-里克特定律的地震。小事件是准尺寸独立的，信号交叉从单珠运输到集体行为。
2007-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiscale stress dynamics in sheared liquid foams revealed by tomo-rheoscopy
Lund University（隆德大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；ENS de Lyon, Université de Lyon（里昂高等师范学校，里昂大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国大学学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
通过体层流变学研究液态泡沫，揭示了多尺度应力动态及拓扑变化的普遍尺度行为，阐明了无序材料宏观弹性塑性行为的成因。
2024-11-15 cond-mat.soft
A direct link between active matter and sheared granular systems
近年来，人们注意到致密活性物质和剪切非晶态固体在机械性能上的相似性，但没有对潜在的机理进行严格的研究。我们开发了一个平均场模型，预测它们的临界行为在无限维中应该是等效的，直到一个重新缩放因子，该因子取决于所施加的场的相关长度。我们测试这些预测在二维使用一个新的数值协议，称为“非热准静态随机位移”，并发现这些平均场的预测是令人惊讶的准确在低维。我们确定了一个一般类的扰动，顺利插入之间的不相关的本地化的力量，发生在高持久性的限制密集的活性物质，和系统跨越相关的位移下发生的剪切。这些结果提出了一个通用的框架，预测流动，变形和失效的活性和剪切无序材料。
2021-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the relevance of disorder in athermal amorphous materials under shear
我们表明，至少在平均场水平上，剪切非晶介质中的结构无序的影响是非常不同的，这取决于其基本动力学的热或非热性质。我们首先介绍一个玩具模型，明确包括两种类型的噪声（热与非热）。在这个解释框架内，我们认为，平均场非热动力学可以解释为所谓的H{é}braud-Lequeux（HL）模型，其中的机械噪声明确源于剪切介质中的塑性活动。然后，我们表明，列入结构紊乱，通过分布的屈服能垒，有没有定性的影响，在HL模型，而这样的障碍是已知的运动学导致有限的宏观屈服应力在其他平均场的描述，如软玻璃流变模型的关键成分之一。我们的结论是，统计机制在发挥在出现的宏观屈服应力，在低剪切速率下，一个复杂的静态动力学，是不同的热和非热非晶系统。
2015-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Collective nonaffine displacements in amorphous materials during large-amplitude oscillatory shear
利用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones玻璃在周期剪切变形下的瞬态响应。将非晶态固体模拟为低温下的三维Kob-Andersen二元混合物。循环加载施加到缓慢退火，静止的样品，诱导不可逆的颗粒重排在大的应变振幅，导致应力-应变滞后和漂移的势能向更高的值。我们发现，在临界应变振幅附近的循环剪切的初始响应涉及大的非仿射位移的原子不连续的集群。相反，剪切应力振荡的幅度在一定数量的循环后减小，这伴随着剪切带的开始和随后的生长。
2016-12-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fluctuations and diffusion in sheared athermal suspensions of deformable particles
我们分析了弹性胶囊（红细胞）的剪切无热悬浮液中的颗粒位移和应力的波动。当从稀释的高度集中的制度的体积分数的变化，我们的数值模拟揭示了不同的特征幂律制度的波动方差和弛豫时间。在堵塞阶段，并在高剪切速率，异常标度指数被发现偏离纯尺寸的预测。所观察到的行为是合理的，通过动力学参数和耗散平衡模型，考虑到粒子之间的局部流体流动。我们的研究结果支持了这样的观点，即稠密悬浮液的流变学本质上是由非仿射位移。
2015-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Isotropic tensor fields in amorphous solids: Correlation functions of displacement and strain tensor fields
本文将各向同性张量场研究推广到任意维度，以二维多分散Lennard-Jones粒子模拟揭示非晶固体中应变分量的复圆对称高斯统计及动态关联函数的非单调行为。
2024-10-03 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
Structural relaxation and delayed yielding in cyclically sheared Cu-Zr metallic glasses
本文利用分子动力学模拟研究了循环剪切下Cu-Zr金属玻璃的结构弛豫与屈服转变，发现低幅值加载使势能对数衰减，临界幅值下玻璃经瞬态退火后通过形成剪切带屈服。
2024-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-diffusion in plastic flow of amorphous solids
我们报告了一个基于粒子的数值研究剪切非晶态固体在密集的慢流制度。在这个框架中，变形和流动伴随着与宏观塑性响应和单粒子运动学相关的临界波动模式。前者通常归因于集体滑移模式，该集体滑移模式放松了块体材料内的内应力，并产生了有效的机械噪声来控制后者的颗粒级过程。在这项工作中，塑料事件之间的雪崩型动力学被证明有很强的相关性示踪粒子的自扩散在菲克制度。因此，强烈的尺寸效应出现在合理化的雪崩尺寸分布和相关的时间发生的有效扩散系数。
2019-04-13 cond-mat.soft
A mesoscopic model for the rheology of soft amorphous solids, with application to mi- crochannel flows
研究了非晶态固体流动的介观模型。该模型是基于在微观水平上确定的关键特征，即弹性形变的周期，穿插着局部重排的颗粒，诱导长程弹性形变。这些长程变形是根据连续介质力学方法推导出来的，在固体边界的存在下，并完全包含在模型中。事实上，它们在流动中调节空间协同性，从而局部重排可能导致远处区域屈服。特别是，我们模拟了通道流，并发现空间协同性的表现形式是一致的，与发表的实验观察浓缩乳液在微通道。区分了两类影响。一方面，例如，经受不同剪切速率的区域的耦合导致在通道中心的看似未剪切的“塞”中的有限剪切速率波动。另一方面，有说服力的实验证据表明，一个特定的流变粗糙壁附近。我们讨论了不同的可能的物理起源，这种效果，我们认为，它可能与凹凸的颗粒成表面粗糙，因为他们沿着墙壁滑动。
2013-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strain localization in a shear transformation zone model for amorphous solids
我们使用剪切转变区（STZ）理论模拟剪切无序固体。在这种平均场连续模型中，区域的密度由有效温度决定，当能量耗散时，有效温度接近稳态值。我们比较STZ模型模拟石，等人。（Phys. Rev. Lett. 98 185505 2007），发现该模型生成的解决方案，适合的数据，表现出应变本地化，并捕捉本地化过程的重要特征。我们表明，扰动的有效温度增长，由于在瞬态动力学的不稳定性，但不稳定的系统并不总是发展剪切带。非线性能量耗散过程与扰动增长相互作用，以确定材料是否表现出应变局部化。通过估计这些相互作用的影响，我们得出一个标准，确定哪些材料表现出剪切带的基础上的初始条件。我们还表明，剪切带宽度不是由固有的扩散长度尺度，而是由一个动态的规模，取决于所施加的应变率。
2007-06-14 cond-mat.mtrl-sci 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
Long-range angular correlations of particle displacements at a plastic-to-elastic transition in jammed amorphous solids
通过二维数值膨胀模拟，发现堵塞无定形固体在减压熔化时存在两步力学转变：粒子位移的长程径向和角关联分别起始于堵塞转变和塑性-弹性转变，后者在三维中同样存在。
2025-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear band formation in amorphous materials under oscillatory shear deformation
利用分子动力学模拟研究了周期性剪切对无序固体中应变局部化的影响。我们考虑一个二元混合物的一百万个原子退火到一个较低的温度与不同的冷却速率，然后进行振荡剪切变形的应变振幅略高于临界值。结果发现，屈服转变发生在一个周期内，但积累的不可逆位移和剪切带的启动进行了更缓慢的退火玻璃在更大数量的周期。非仿射位移的空间分布和关联函数揭示了它们的集体动力学从均匀分布的小团转变为跨越系统的剪切带。非仿射位移的空间平均配置文件的分析表明，在周期性加载的玻璃中的剪切带的位置可以确定至少几个周期之前屈服。这些见解对于开发新的加工方法和预测金属玻璃的疲劳寿命具有重要意义。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Connecting diffusion and dynamical heterogeneities in actively deformed amorphous systems
我们提出了一个广泛的数值研究的动力学不均匀性和它们的影响扩散的非热介观模型的主动变形非晶态固体。在低应变率下，应力动力学由塑性事件的合作区域控制。的缩放参数的基础上，以及广泛的数值研究的非热弹塑性模型，我们表明，有一个直接的联系之间的自扩散系数和合作区域的大小在低应变率。两者都强烈依赖于速率和系统规模。被动示踪剂在变形的无定形介质中的均方位移的测量，从而给出有关微观流变学的信息，如合作区域的几何形状和它们的缩放与应变率和系统尺寸。
2011-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermally activated intermittent flow in amorphous solids
本文利用平均场理论和细观弹塑性模型分析了热激活非晶固体的稳态剪切流变，发现在间歇流区域传统流动定律失效，并确定了热激活应力尺度以完全捕捉驱动速率和温度对平均流动应力、应力降尺寸和关联长度的影响，绘制了动态相图。
2024-04-12 cond-mat.soft
Rate dependent shear bands in a shear transformation zone model of amorphous solids
我们使用剪切转变区（STZ）理论开发的非晶态固体作为施加的剪切速率和初始材料制备的函数的变形图。STZ公式结合了最近的模拟结果[Haxton和Liu，PRL 99 195701（2007）]，表明稳态有效温度与速率有关。由此产生的模型预测了广泛的变形行为作为初始条件的函数，包括均匀变形，宽剪切带，极薄的剪切带，和材料失效的发生。特别是，STZ模型预测均匀变形较短的淬火时间和较低的应变速率，和不均匀变形较长的淬火时间和较高的应变速率。变形图上均匀流和非均匀流之间的过渡位置部分由稳态有效温度确定，这可能取决于材料。该模型还表明，材料失效的发生是由于剪切加热和局部无序之间的失控反馈，并提供了一个解释的剪切带的厚度附近的材料失效的发病。我们发现，这个模型，它解决了剪切材料界面内的动态，预测的应力减弱应变更迅速地比一个类似的模型，它使用一个单一的状态变量来指定内部动态的接口。
2008-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear Induced Fluidization Of Thermal Amorphous Solids
通过计算机模拟研究了非晶态固体在外加载荷作用下的剪切诱导流化过程，研究了变形态的弛豫动力学。对热玻璃材料进行恒速率的简单剪切变形。在非仿射位移场的基础上，研究了剪切局部化和塑性形变随应变的不均匀性。均方位移显示了随着应变颗粒的流动性增强，表明材料的流化。利用时间关联函数，我们估计了剪切玻璃的弛豫时间。当材料失去其固体性质并最终变成液体状时，观察到弛豫时间的显著减少直到屈服点。最后，通过计算剪切应力松弛，研究了静态试样的记忆对剪切熔融玻璃流变特性的影响。我们发现，在我们的系统中，一个有限的持续残余应力，持续时间超过实验观察时间。
2021-12-05 cond-mat.soft
Dynamic Heterogeneity and Facilitation in Sheared Granular Materials: Insights from 3D Triaxial Testing
本研究通过三维三轴压缩试验结合X射线断层扫描，首次系统研究了颗粒材料中的动态异质性与动态促进，发现其强烈依赖于应变增量和变形区域，并关联于非晶固体的玻璃态动力学。
2025-09-25 cond-mat.soft physics.geo-ph
Amorphous and ordered states of concentrated hard spheres under oscillatory shear
硬球胶体粒子是研究相行为、有序化和非平衡玻璃化转变的基本模型体系。实验表明，单分散硬球玻璃的振荡剪切产生两种不同的晶体取向;面心立方（FCC）晶体在高应变下具有平行于剪切的紧密堆积方向，并且FCC晶体在低应变下具有垂直于剪切的紧密堆积方向。在这里，使用布朗动力学模拟的硬球颗粒，我们已经研究了高体积分数的剪切诱导晶体振荡剪切以及相同的体积分数的玻璃同行。我们发现，虽然玻璃剪切下的位移是各向同性的，剪切FCC晶体结构的平行于剪切取向，是各向异性的，由于速度-涡度层的粒子相互滑动的合作运动。这些滑动层通常导致较低的应力和较小的整体颗粒位移。此外，从这两种晶体类型，垂直晶体表现出较小的应力和位移在较小的应变，但在较大的应变，滑动层的平行晶体被发现是更有效地最小化应力和位移，而垂直晶体变得不稳定。这项工作的结果表明，剪切诱导有序的胶体玻璃的过程是由大的笼外位移促进，这使得系统能够探索能量景观，并通过将粒子配置为平行于剪切取向的晶体来找到能量，应力和位移的最小值。
2016-01-12 cond-mat.soft
Time dependent elastic response to a local shear transformation in amorphous solids
通过分子动力学模拟研究了二维非晶态固体对诱导的局部剪切相变的弹性响应，这种相变模拟了变形玻璃中发生的基本塑性事件。我们表明，对于不同的空间实现的变换，尽管相对波动的顺序之一，长时间的平衡响应平均预测的Eshelby包含问题的连续弹性介质。我们的基本动力学的弹性信号的传播上的影响的特征。交叉传播传输的情况下，弱阻尼动力学的扩散传输强阻尼的证据。在后一种情况下，全时变弹性响应与理论预测一致，通过求解弹性介质中位移场的扩散方程获得。
2014-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The yielding transition in periodically sheared binary glasses at finite temperature
采用非平衡分子动力学模拟研究了通过瞬时淬火制备的三维二元玻璃在玻璃转变过程中的动力学行为。我们发现，随着应变振幅增加到一个临界值，势能接近较低的最小值在稳态下，而剪切应力振荡的振幅变得更大。下面的屈服过渡，储能模量占主导地位的机械响应，并在连续的周期的势能的逐渐衰减是伴随着大的非仿射位移的瞬态原子簇的大小减少。相比之下，在屈服应变以上，损耗模量增加，并且由于在多个瞬态循环之后形成跨越系统的剪切带，系统稳定在较高水平的势能。
2018-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inverse Bauschinger to Bauschinger Crossover under Steady Shear in Amorphous Solids
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究通过模拟二维多分散玻璃，揭示了非晶固体中方向记忆受变形历史、应变率和初始温度的联合控制，发现记忆反转与传统Bauschinger效应存在差异，建立相图区分记忆反转和传统响应，并指出塑性修复是无序固体中记忆反转的通用途径。
2025-12-29 cond-mat.soft
Fatigue failure of amorphous alloys under cyclic shear deformation
该研究通过分子动力学模拟揭示非晶合金在循环剪切下的疲劳失效机制，发现屈服前循环次数遵循幂律，且势能曲线可用于预测疲劳寿命，并阐明了剪切带的形成过程。
2023-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct Measurement of Dipoles in Anomalous Elasticity of Amorphous Solids
非晶态固体物理学研究的最新进展表明，机械应变可以通过形成本质上通常为四极的塑性事件来强烈屏蔽。该理论规定，四极子的密度梯度作为紧急偶极子源，导致强屏蔽和机械响应的质的变化，例如在位移场中所看到的。在这封信中，我们首先提供直接测量的偶极场，独立于任何理论假设，其次，我们证明了最近提出的理论的详细协议。这两个目标是通过使用模拟和实验的数据来实现的。最后，我们将展示如何测量的偶极场精确的理论参数，确定的位移场的轮廓。
2021-11-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Grain fragmentation in sheared granular flow: weakening effects, energy dissipation, and strain localization
我们描述的剪切流动的无序颗粒状材料中存在的晶粒断裂使用的剪切转换区（STZ）理论的非晶塑性适应系统与硬核颗粒间的相互作用。为此，我们开发的运动方程为这个系统在一个类似于分子玻璃的分析中使用的热力学框架。对于硬核系统，内部的构型无序的量由致密性$X = \partial V / \partial S_C$表征，其中$V$和$S_C$分别是体积和构型熵。基于断裂力学，用特征晶粒尺寸$a$随时间演变的本构方程描述晶粒破碎。我们表明，晶粒破碎是一种弱化机制，显着降低在大应变率的流动应力，如果材料是率强化的字符。此外，我们还表明，如果颗粒状材料是足够的年龄，空间不均匀性的配置混乱的结果在应变局部化。我们还表明，晶粒分裂在小的剪切应变下的粉碎显着，而晶粒磨损成为主导在大的剪切位移。
2014-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dipole Screening in Pure Shear Strain Protocols of Amorphous Solids
本文发现非晶固体在纯剪切应变中，塑性事件产生的非均匀位移场包含四极和偶极电荷，会屏蔽线性弹性现象并影响应力重分布，为剪切带等弹塑性模型提出了新的理论挑战。
2023-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thawed Matrix method for computing Local Mechanical Properties of Amorphous Solids
提出“解冻矩阵”方法，通过惩罚非仿射位移的外场局域化塑性变形，以表征非晶固体局部屈服应力并更准确地预测塑性重排。
2023-07-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear band healing in amorphous materials by small-amplitude oscillatory shear deformation
采用分子动力学模拟研究了小振幅周期性剪切对二元玻璃中剪切带退火的影响。剪切带首先通过大振幅周期性剪切引入稳定的玻璃中，然后非晶样品在低于屈服应变的应变振幅下在数千个周期期间经受重复加载。结果发现，随着应变振幅的增加，玻璃被重新定位到更深的势能水平，而退火后的能量变化不受玻璃初始稳定性的影响。力学性能测试结果表明，剪切模量和屈服应力在前几百次循环中均向平台水平增加，且在接近屈服应变的应变幅下加载时，剪切模量和屈服应力的增加幅度最大。非仿射位移的分析表明，剪切带分裂成孤立的集群，随着时间的推移逐渐衰减，导致几乎可逆的变形范围内的弹性。这些结果可能对金属玻璃的机械加工和增材制造有用。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Correlations in the shear flow of athermal amorphous solids: A principal component analysis
我们应用主成分分析，一种经常用于图像处理和无监督机器学习的方法，来表征在非晶态固体的稳定剪切流中观察到的颗粒位移。PCA产生的数据的低维表示，并清楚地揭示了弹性（即可逆）和塑性形变的主要特征。我们发现，主PCA在塑性区的主方向对应于软（即零能量）模式的弹性传播，管理的剪切应力的重新分配，由于本地化的塑性事件。这些软模式的投影也对应于在第一非零波矢的位移结构因子的组件，在保守的伊辛自旋系统的热相变的PCA结果密切类似。该研究展示了PCA的能力，以确定相关的对称性破缺的动态非平衡过渡的物理观测。
2019-05-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Microscopic origin of shear bands in 2D amorphous solids from topological defects
本研究通过二维模拟证实，非晶固体中的剪切带源于拓扑缺陷链，该缺陷链在弹性区已存在，并受远处偶极子湮灭远程激活而形成流动带，机制类似超流体中的类孤子稀疏脉冲。
2025-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
