Finite size effects in a model for plasticity of amorphous composites
讨论了硬质颗粒增强非晶基体的塑性行为。一个介观depinning-like模型会计Eshelby弹性相互作用的实现。只考虑了可塑性疾病的影响。数值结果表明，非晶复合材料的有效流动应力的复杂的尺寸依赖性。特别是从混合定律的偏离显示出相反的趋势，分别与基体和增强颗粒的竞争效应相关。讨论了增强机制及其对局部化的影响。塑性应变逐渐集中在系统的最弱带。这种塑性行为与材料结构的相关性被用于设计一个简单的分析模型。后者很好地捕捉了在数值上观察到的$-(\log N/N)^{1/2}$中的钢筋尺寸效应。占进一步的对数修正的有效流动应力的预测显示出非常好的协议与数值结果。
2015-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Reversible plasticity in amorphous materials
我们理解材料流变学的一个基本假设是，当微观变形是可逆的时，材料对外部载荷产生弹性响应。塑性，即材料中的耗散和不可逆的宏观变化，被认为是不可逆的微观事件的结果。在这里，我们显示在微观尺度上的可逆塑性事件的直接证据，在实验和模拟的二维泡沫。在模拟中，我们证明了可逆的塑料重排事件和系统的势能景观的途径之间的联系。这些发现代表了我们对材料理解的根本性变化-微观可逆性并不一定意味着弹性。
2007-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plasticity-Induced Anisotropy in Amorphous Solids: the Bauschinger Effect
非晶态固体在一个方向上经受应变，使得它们以塑性方式响应，当松弛回到具有零平均应力的状态时，它们也“记住”该方向。我们解决的问题是什么序参量，负责这个记忆？因此是材料对不同方向的应变的不同后续响应的原因。我们确定这样一个序参量，这是很容易测量的，我们讨论了它的轨迹沿应力-应变曲线，并提出，它和它的概率分布函数必须形成一个必要的组成部分的弹塑性理论。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Plastic Response of a 2D Lennard-Jones amorphous solid: Detailed analysis of the local rearrangements at very slow strain-rate
我们详细分析了一个模型非晶材料的原子响应提交塑性剪切在无热，准静态极限。在线性应力-应变行为之后，系统经历噪声塑性流动。我们表明，塑性流动是空间不均匀的。两种类型的塑性事件发生在系统中：四极局域重排，剪切带。粒子的个别运动的分析也显示了两个制度：一个超扩散制度，其次是扩散制度，即使在零温度。
2006-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Incorporating a soft ordered phase into an amorphous configuration enhances its uniform plastic deformation under shear
均匀结构的非晶材料在剪切作用下通常会发生不均匀变形，这种变形会发展为剪切局部化，最终形成破坏性的剪切带。解决这一问题的一种方法是引入一种包含多个相的非均匀结构，这可以减少局部非均匀剪切变形并阻止其在整个系统中的渗流。使用恒温分子动力学（MD）模拟，我们比较的变形行为之间的均匀的非晶混合物的双分散盘颗粒，通过一个n-6的Lennard-Jones潜在的可调的柔软性，与一个不均匀的包含均匀分布的有序相相互作用。我们改变大颗粒与小颗粒的人口比例，以创建均匀或不均匀的混合物，其中所选相的柔软度可以通过指定粒子间势的n来手动调整。对所制备的混合物施加大范围准静态剪切的结果表明，含有软有序相的非均匀非晶混合物的整体变形比均匀非晶混合物的变形更均匀，这表明结构的不均匀性和相间软度的变化对提高剪切下塑性形变的均匀性起着重要作用。
2018-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plastic ridge formation in a compressed thin amorphous film
我们表明，在压缩薄膜的表面形态可能会导致空间相关的塑性活动。一个柔软的玻璃状膜强烈粘附到一个光滑和刚性的基板，并进行单轴压缩，事实上，不经历任何全球性的弹性图案形成的不稳定性，但响应塑性通过本地化的突发事件，自组织，导致出现一系列平行的脊横向压缩轴。这种现象已被完全忽略，但结果从玻璃的塑性响应的共同特征，因此应该是高度通用的压缩玻璃状薄膜。
2022-09-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
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
Thicker amorphous grain boundary complexions reduce plastic strain localization in nanocrystalline Cu-Zr
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
通过原位压缩测试50多个微柱，研究非晶晶界络合物厚度对纳米晶Cu-Zr塑性变形和失效模式的影响，发现较厚的络合物能更均匀地分散塑性变形并提高损伤容限。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Anelasticity to plasticity transition in a model two-dimensional amorphous solid
本研究探讨了二维模型玻璃中非弹性到塑性的转变，通过有限尺寸效应分析揭示了非弹性作为弹性和塑性间桥梁的本质，并发现非弹性事件局域化而塑性事件亚广延。
2023-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Liquefaction-induced Plasticity from Entropy-boosted Amorphous Ceramics
陶瓷容易破碎，并且很少有通用机制可用于改善其机械性能，例如，1975年发现的抗断裂机制严格限于氧化锆和氧化铈。在这里，我们报告了通过液化陶瓷实现高塑性的一般机制。我们进一步公开了通过熵增强的非晶陶瓷（EBAC）实现这一困难任务的一般材料设计策略，其实现了可以承受严重塑性形变（例如，超过95%，变形到几纳米的厚度），同时保持高硬度和降低的模量。本文的研究结果为韧性陶瓷的开发和应用开辟了一条新的途径。
2021-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Scaling Theory for Steady State Plastic Flows in Amorphous Solids
强关联非晶态固体是一类玻璃形成体，其颗粒间势在相关的颗粒间距离范围内具有近似的逆幂律形式。我们研究这种系统的稳态塑性流动，首先在无热，准静态极限，其次在有限的温度和应变率。在所有情况下，我们证明了有用的缩放概念，以减少数据的普遍尺度函数的缩放指数是先验的粒子间的潜力。特别是，我们表明，稳定的塑性流动在有限的温度下，有效的热提取是唯一的特点是由两个缩放变量;等价地，稳定状态显示状态方程，涉及一个缩放变量的其他两个。我们讨论的范围内的适用性的标度理论，并连接到密度标度在过冷液体动力学。我们解释说，瞬态的描述要求额外的状态变量，其身份仍然远不明显。
2009-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of Shear-Transformation Zones in Amorphous Plasticity: Formulation in Terms of an Effective Disorder Temperature
本文的研究扩展了非晶态固体中塑性形变的剪切转变区理论。我在这里的主要目的是探讨这种系统的构型自由度在持续的机械变形过程中与热浴脱离热力学平衡的可能性，以及由此产生的构型无序状态的特征可能是有效温度。进一步假设STZ的人口与有效温度平衡，允许理论直接与实验测量的金属玻璃的性质进行比较，包括它们的量热行为。有效温度和机械变形之间的耦合表明剪切带不稳定性的解释。
2004-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Effective Temperature Dynamics in an Athermal Amorphous Plasticity Theory
非晶塑性理论的最新发展指出了有效无序温度$T_{eff}$的概念所起的中心作用。在形变理论的框架中提出了$T_{eff}$的非热动力学，并根据Haxton和Liu最近的稳态模拟进行了讨论[Phys. Rev. Lett. { \bf 99}，195701（2007）]。由此产生的理论，其参数和瞬态动力学的结构进行了讨论，并与现有数据进行比较。
2008-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Athermal Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plastic Deformation II: Analysis of Simulated Amorphous Silicon
在前一篇论文中，我们发展了非晶塑性的非热剪切转变区（STZ）理论。在这里，我们使用这个理论在分析的数值模拟塑性非晶硅Demkowicz和氩（DA）。除了体积力学性质外，这些作者还观察到了他们变形系统的内部特征，这些特征在重要方面挑战了我们的理论。我们提出了一个准热力学解释他们的观察，其中有效的无序温度，产生的机械变形远低于玻璃温度，支配的行为，其他状态变量的下降和不平衡与它。我们的分析指出，无论是由DA在他们的模拟中使用的步骤应变程序的限制，或者STZ理论描述应力-应变曲线快速瞬变的能力，或者两者兼而有之。一旦我们考虑到这个限制，我们就能够使我们的理论预测与模拟准确一致。
2007-01-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Locality and Non-locality in Elasto-plastic Responses of Amorphous Solids
目前许多关于非晶态固体塑性的理论都假定塑性形变是空间局部化的。本文提出了一系列数值试验来检验塑性形变的局部化程度。这些实验增加了对所观察到的弹塑性形变的弹性贡献的去除的严格性。它的结论是，对于我们所有的模拟协议的塑性形变不本地化，和他们的缩放是次广泛的。我们提供了一些措施的大小的塑性形变，所有这些显示子广泛的缩放特征的非平凡指数。我们提供了一些证据表明，次广泛的标度律的标度指数是非普遍的，这取决于无序的程度和系统的参数。然而，了解是什么决定了这些指数，应该对非晶态固体的物理学有相当大的启发。
2009-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Amorphous shear bands in crystalline materials as drivers of plasticity
本文通过实验与原子模拟结合，揭示了晶体材料中非晶剪切带形成的材料性能趋势及其驱动塑性或导致断裂的条件，并提出通过成分调控提高名义脆性材料韧性的策略。
2023-08-07 cond-mat.mtrl-sci
An extremal model for amorphous media plasticity
本文在二维反平面几何中研究了非晶材料塑性的极值模型。通过数值模拟对稳态进行了分析。远程空间和时间的相关性，在当地的滑动事件的发展，导致非平凡的和高度各向异性的标度律。特别是，塑性应变显示统计上集中在一个区域，往往对齐垂直的位移梯度。通过构造，该模型可以被视为引起脱钉过渡，其阈值（即宏观屈服应力）也揭示了反映活动局部化的标度特性。
2002-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Effective Temperature in Elasto-Plasticity of Amorphous Solids
在非晶态固体的弹塑性理论中，不同于熔池温度的有效温度$T_{\rm eff}$被认为起着重要的作用。然而，在关于剪切固体的文献中，可测量的$T_{\rm eff}$的定义与波动耗散定理有关，而波动耗散定理只在平衡时才是正确的。在这里，我们介绍了一个自然的定义$T_{\rm eff}$的基础上可测量的结构特征，没有求助于任何有问题的假设。$T_{\rm eff}$的值与表征弹塑性流动的流动应力和平均能量有关。
2009-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of Amorphous Materials III: Shear-Transformation-Zone Plasticity
我们使用的内部变量，有效温度热力学在前面的两篇论文重新制定的剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性。根据前面分析的要求，我们对STZ内部自由度的能量和熵进行了显式近似。然后，我们表明，热力学第二定律约束的STZ转变速率有一个Eyring形式作为有效温度的函数。最后，我们推导出一个运动方程的STZ动力学的情况下的有效温度。
2009-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Time Scales in the Theory of Elasto-Plasticity of Amorphous Solids
发展非晶态固体的宏观弹塑性理论需要（i）识别相关的宏观状态变量和（ii）区分表征这些变量的不同时间尺度。在目前的理论中，假设应力在与构型变量（无论是构型能量、构型熵还是有效温度）相同的时间尺度上达到其弹塑性稳态值。通过研究二维和三维的数值模拟，我们表明，这通常不是这种情况下，配置自由度可以达到弹塑性稳定状态的时间尺度上，可以是非常不同的时间尺度的应力。我们提供了一个物理讨论来合理化这些发现。
2009-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Constitutive relations for plasticity of amorphous carbon
我们变形的无定形碳的熔融淬火在分子动力学计算中使用键序和机器学习原子间势的代表性体积元素。具有$41.2$ ~GPa的零压力流动应力和$0.39$的内摩擦系数的Drucker-Prager定律描述了流动期间作为压力的函数的偏应力。我们确定的平均协调数作为序参量描述这个流面。然而，淬灭样品向稳态流动的动力学弛豫的描述需要额外的序参量。我们提出了一个内禀应变的样品作为一个可能的序参量，并提出其演变方程。我们的研究结果提供了深入了解复杂化和压力之间的摩擦涂层表面以及路线对描述的无定形碳的宏观变形模型。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
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
Size of Plastic Events in Strained Amorphous Solids at Finite Temperatures
当非晶态固体在有限温度下处于固定的外部应变速率下时，我们解决了典型塑性流动事件的系统尺寸依赖性。对于在合理的应变率和低温下可进行数值模拟的系统尺寸，塑性事件的大小随系统尺寸而增长。然而，我们解释说，这必须是一个有限的尺寸效应;对于较大的系统存在两个交叉的长度尺度$ξ_1$和$ξ_2$，第一个由弹性时间尺度和第二个由热能尺度确定。对于线性尺度$L$大于这些尺度的系统，塑性事件的大小必须有界。对于尺寸为$L\gg ξ$的系统，必须存在同时发生的$(L/ξ)^d$不相关塑性事件。我们提出了一个标度理论，最终与温度和应变率的交叉尺度的依赖性。最后，我们将这些发现与温度和尺寸依赖的应力波动。我们评论的重要性，这些考虑的弹塑性理论。
2009-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Thermal Effects in the Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plasticity: Comparisons to Metallic Glass Data
我们扩展我们早期的剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性，包括热辅助分子重排的影响。我们的理论的这个版本是对非结晶固体中流动的传统理论的实质性修改和概括。在我们早期的工作中，它预测了一个动态的过渡之间的堵塞和流动状态在屈服应力。在该屈服应力以下，现在描述热辅助蠕变。我们表明，该理论占实验观察到的应变率依赖性的金属玻璃的粘度，它也捕捉到许多细节的瞬态应力-应变行为的这些材料在加载过程中。特别是，它解释了在足够高的应力作为低应力蠕变和屈服应力附近的塑性流动之间的过渡的超塑性的明显发病。我们还认为，这些变形过程的传统理论中存在内部不一致，并提出进一步的实验以及理论分析可能会导致更好地理解广泛的非平衡现象的方法。
2004-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Elastic consequences of a single plastic event: towards a realistic account of structural disorder and shear wave propagation in models of flowing amorphous solids
剪切变换（即，颗粒的局部重排导致样品的小区域的剪切变形）是无序固体流动的中尺度模型的构件。为了计算固体材料对这种剪切变换的时间相关响应，适当考虑弹性不均匀性和剪切波传播，我们提出并实现了一种非常简单的基于有限元（FE）的方法。二元Lennard-Jones玻璃的分子动力学（MD）模拟被用作比较的基准，并且关于微观粘度和局部弹性常数的信息直接从MD系统提取并用作FE中的输入。我们发现FE和MD之间关于由剪切变换引起的无序平均位移场的时间演化的非常好的协议，这与均匀弹性介质的响应相吻合。然而，波动是相对较大的，其幅度是令人满意的捕获的弹性非均匀系统的有限元模拟。此外，在这方面，考虑中尺度上的弹性各向异性并不重要。因此，所提出的方法铺平了道路的非晶态固体，这是计算效率和现实的流变学模型，在结构紊乱和惯性效应占。
2015-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting orientation-dependent plastic susceptibility from static structure in amorphous solids via deep learning
建立非晶态固体的结构-性能关系一直是材料科学的一个长期挑战。在这里，我们介绍了一个旋转变量的局部结构表示，使不同的预测不同的加载方向，这是必不可少的高保真度预测的倾向应力驱动的剪切转换。当与卷积神经网络（CNN）（一种强大的深度学习算法）结合时，这种新颖的结构表示导致识别具有高剪切变换倾向的原子的前所未有的准确性（即，塑性磁化率），仅来自静态结构-空间原子位置-在二维和三维模型玻璃中。在一个组合物和给定的处理历史的样品上训练的数据驱动模型被发现可转移到具有不同处理历史或在相同合金系统中的不同组合物的玻璃样品。我们对新结构表示的分析还提供了对影响玻璃中局部机械响应及其各向异性的关键原子堆积特征的有价值的见解。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Athermal Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plastic Deformation I: Basic Principles
我们开发了一个非热版本的剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性材料的热激活不可逆的分子重排是可以忽略不计或不存在的。在许多方面，这个理论有更广泛的适用性，但比它的热前辈更简单。例如，它不需要特别的努力来保证与热力学热力学定律的一致性，并且将屈服解释为堵塞状态和流动状态之间的动态稳定性的交换比以前更清楚。这里提出的无热理论包括一个明确的分布STZ过渡阈值。虽然这个理论不包含传统的热涨落，但有效温度的概念对于理解STZ密度与系统无序状态的关系至关重要。
2006-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Large-scale atomistic study of plasticity in amorphous gallium oxide with a machine-learning potential
本研究利用机器学习原子间势开展大规模原子模拟，揭示了非晶Ga2O3在玻璃化转变和力学行为上的特性，发现其具有高塑性且比非晶氧化铝更能抵抗剪切带形成。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Microstructural Shear Localization in Plastic Deformation of Amorphous Solids
塑性形变的剪切转变区（STZ）理论预测，足够软的非晶态固体对于形成微结构剪切带的周期性阵列是线性不稳定的。有限的非线性分析表明，这种不稳定性可能是负责应变软化在恒定应力和恒定应变速率实验的机制。这里提出的分析只适用于二维系统中的一维带型，并且只适用于非常低的温度。它使用STZ理论的基本形式，其中只有一种区域，而不是具有一定转化率范围的区域分布。尽管如此，结果是在定性协议的基本特征，可用的实验数据。非线性理论还意味着，较硬的材料，不经历微观结构的不稳定性，可能会形成孤立的剪切带在薄弱的区域，或者，也许，在集中的应力点。
2001-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Failure in Amorphous Solids via a Cavitation Instability
通过自由边界（如裂纹和空隙）的传播对非晶材料动态失效的理解必须超越弹性理论，因为塑性在移动的自由边界附近以一种关键且知之甚少的方式进行干预。在这封信中，我们专注于通过在径向对称应力材料的空化不稳定性的故障，建立自由边界动力学考虑弹性和粘塑性，使用最近提出的非热剪切转变区理论。我们证明了存在（在非晶系统）的快速空化模式伴随着广泛的塑性形变，并讨论了所揭示的物理。
2007-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Separation of plastic deformations in polymers based on elements of general nonlinear theory
我们报告了一种方法来描述塑性在一个广泛的类别的非晶材料。该方法是基于非线性（几何）变形理论，允许分离的塑性形变的一般变形张量。这种分离允许在聚合物中构造用于塑性形变的适当的化学现象图案。在该方法的框架内引入了一个描述材料应力松弛速率的参数。此外，几个实验配置来测量这个参数进行了讨论。
2004-08-19 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
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
Modeling plasticity of amorphous composites: Scalar is not enough
我们使用一个连续的介观模型来解决塑性复合材料的屈服性能，形成的主机材料和夹杂物具有不同的弹性和/或塑性性能。研究了在均匀外偏应力作用下复合材料的流动特性。我们发现，由于夹杂物引起的不均匀性，标量建模在一个单一的偏应变的对称性比外部施加的变形方面给出了不准确的结果。真实的建模必须包括所有可能的剪切变形。在一个二维系统中实现这个模型，我们表明，较硬的夹杂物的效果是非常弱的相对较高的浓度。而对于较软的夹杂物，这种影响要强得多，即使夹杂物的浓度很小，也会影响流动曲线的形状和临界应力。我们还提出了一个完整的三维模拟方案的细节，并获得相应的结果，无论是硬和软夹杂物。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Bulk nanocrystalline Al-Mg-Y alloys with amorphous grain boundary complexions display high strength and compressive plasticity
本研究制备了含非晶晶界 complexion 的块体纳米晶 Al-Mg-Y 合金，发现其层级微观结构可实现超 800 MPa 高强度与良好压缩塑性，为结构应用提供了新方案。
2025-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Crack-tip Plasticity and Intrinsic Toughening in Nano-sized Brittle Amorphous Carbon
大多数整体脆性材料由于缺乏内在的增韧机制，如裂纹前缘附近的塑性，容易因裂纹而失效。因此，大多数的努力，以减轻脆性陶瓷的突然故障一直集中在发展外在的增韧机制，阻碍裂纹扩展后的尖端，如纤维桥接。在这项工作中，我们的实验表明，即使在脆性的单片陶瓷材料，如类金刚石碳（DLC），当其外部尺寸降低到亚微米级的内在韧化。这种独特的现象归因于小样品中裂纹驱动力的降低，这反过来又使它们能够承受足够高的应力以激活局部原子塑性。通过纳米力学拉伸和弯曲实验，电子能量损失谱分析，和应力分布计算的有限元方法，我们证实，与sp3到sp2再杂化的局部原子塑性是负责的内在增韧。
2019-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Free-Boundary Dynamics in Elasto-plastic Amorphous Solids: The Circular Hole Problem
本文发展了空间非均匀非晶态固体中塑性形变的非热剪切转变区理论。我们的最终目标是描述的动态边界的空隙或裂纹在这样的系统时，他们受到远程，时间依赖的牵引力。这里的理论说明的情况下，一个圆孔在一个无限的二维板，一个高度对称的情况下，使我们能够解决大部分的问题解析。尽管这个例子具有特殊的对称性，但它包含了系统的许多一般特征，在这些系统中，应力集中在自由边界附近，并使它们发生不可逆的变形。我们从两个方面偏离了对这类问题的传统处理方法。首先，STZ分析使我们能够跟踪空间异质性，内部状态变量，如有效的无序温度，这决定了后续加载的塑性响应。第二，我们的系统受到有限持续时间的应力脉冲，因此能够观察加载和卸载过程中的弹塑性响应。我们计算这些应力脉冲产生的最终变形和残余应力。展望更一般的应用这些结果，我们研究的可能性，构建一个边界层理论，可能是有用的，在不对称的情况下。
2006-12-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Deformation and flow of amorphous solids: An updated review of mesoscale elastoplastic models
无序固体的变形和流动，如金属玻璃和浓乳液，涉及到粒子的快速局部重排，引起长程变形场。为了描述这些非均质过程，弹塑性模型将材料处理为在弹性行为和塑性松弛之间交替的“介观”块的集合，当它们被加载时。塑性松弛事件以非常各向异性的方式重新分布系统中的应力。我们不仅回顾了这些模型提供的物理洞察力到实际问题，如应变局部化，蠕变和稳态流变学，但也解决了基本问题，他们在屈服点和雪崩的塑料事件的统计临界。此外，我们讨论了与并发平均场方法和相关问题，如晶体的塑性和弹性线的脱钉连接。
2018-07-06 cond-mat.dis-nn 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
Impact of severe plastic deformation on the relaxation of glassy and supercooled liquid states of amorphous Pd$_{40}$Ni$_{40}$P$_{20}$
采用差示扫描量热法、低温热容法和波动电子显微镜相结合的方法研究了高压扭转引起的剧烈塑性形变对Pd $_{40}$ Ni $_{40}$ P $_{20}$玻璃态和过冷液体态弛豫的影响。由于变形和随后的热处理的量热信号的变化进行了分析和变形（复兴）和退火（松弛）之间的相关性被发现在中程秩序（MRO）。此外，在过冷液体状态下的放热峰的发生与MRO类型的特定变化之间的耦合被确定。这些研究结果被理解在一个潜在的能源景观计划提供了一种新的方法，MRO工程的眼镜。
2020-08-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
