A thermodynamical fiber bundle model for the fracture of disordered materials
我们研究了几年前由Selinger，Wang，Gelbart和Ben-Shaul提出的热力学纤维束模型的无序版本。对于简单形式的无序，该模型是易于分析的，并显示出一些新的功能。在恒定应力或恒定应变下，断裂纤维的分数作为温度的函数非单调增加。此外，一些宏观量的相同值，如应力和应变，可能对应于不同的微观构型，这可能是必要的，以确定热激活时间的裂缝。我们认为，不同的微观状态的特点可能是实验上可访问的模拟爱德华-安德森参数。在零温度下，我们恢复了不可逆纤维束模型的行为。
2006-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Fracture of disordered solids in compression as a critical phenomenon: I. Statistical mechanics formalism
这是将断裂局部化视为一种临界现象的三篇系列文章中的第一篇。这第一篇文章建立了一个统计力学的基础上合奏平均时，波动通过时间发挥没有作用，在定义合奏。系综是通过将一个巨大的岩石样品分成许多介观体积来获得的。由于岩石是内聚接触中颗粒的无序集合，因此我们预计，一旦施加剪切应变并且裂纹开始到达系统中，介观体积将具有不同裂纹状态的广泛分布。这些介观体积是我们的合奏团的成员。我们确定的概率观察到一个介观体积是在一个给定的裂纹状态，通过最大化香农的措施的紧急裂纹无序的约束来自脆性断裂的能量平衡。得到了该类裂解体系的热力学热力学定律、配分函数和温度的定量化。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase field study of the effective fracture energy increase during dynamic crack propagation in disordered heterogeneous materials
本文通过相场模型研究异质材料中三维裂纹扩展，发现软夹杂物的分布不均匀性对弹性能影响小，但会显著提高裂纹扩展阈值。
2025-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Statistical Physics of Fracture and Earthquake
本章介绍了断裂成核过程，在无序固体中，在纤维束模型中，在地震的两个分形重叠模型中的（极端）统计。
2006-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Fracture of disordered and stochastic lattice materials
本文提出耦合随机材料失效与几何无序的概率框架，预测晶格机械超材料的损伤起始、断裂长度、RVE尺寸及稳态韧性，并经有限元验证。
2025-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Fracture toughness and auxeticity in disordered metamaterials
研究通过多目标优化随机梁网络同时优化拉胀性与断裂前吸收能量，发现最优配置沿Pareto前沿分布，揭示了无序力学超材料设计中性能权衡的潜力与局限。
2025-07-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Fracture of disordered solids in compression as a critical phenomenon: II. Model Hamiltonian for a population of interacting cracks
为了获得无序固体介观区域中二维裂纹图案的概率分布，论文I的形式主义要求开发将裂纹图案（或状态）与其形成能相关联的函数形式。这里的裂纹状态定义的序参量字段表示在一个离散的正方形网络上的每个站点的裂纹的存在和方向。相关联的哈密顿量表示将未开裂的介观体积引入该状态所需的总功，其在初始淬火无序上平均。裂纹的作用是产生在其弹性模量中具有内部不均匀性的介观体积。为了模拟哈密顿量，确定对应于给定裂纹分布的有效弹性模量，其包括裂纹与裂纹的相互作用。相互作用项完全负责在论文III中分析的本地化转变。裂纹张开能与这些有效模量通过格里菲斯的标准，建立在文件I。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Size effects in statistical fracture
我们回顾了统计理论和数值方法来考虑样本大小依赖的无序材料的失效强度分布。我们首先概述了极值统计和纤维束模型的分析预测，并讨论其局限性。接下来，我们审查充满活力的和几何的方法，断裂尺寸的影响与缺陷的标本。最后，我们综述了格点模型的数值模拟，并与理论模型进行了比较。
2009-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Statistical properties of fracture in a random spring model
利用大规模数值模拟方法，分析了二维随机弹簧模型中断裂的统计特性，并与标量随机熔合模型进行了比较。我们首先考虑裂纹局部化的过程，测量损伤的演化，作为外部载荷的提高。我们发现，在保险丝模型中，损伤最初是均匀的，并在峰值载荷局部化。损伤密度、断裂强度和雪崩分布的标度律遵循随机熔丝模型中观察到的行为，但略有变化。因此，我们得出结论，标量模型提供了一个忠实的代表性断裂性能的无序系统。
2005-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Bi-Laplacian Growth Patterns in Disordered Media
准二维几何实验（Hele Shaw细胞）中的流体注入到粘弹性介质（泡沫，粘土或相关的聚合物）显示模式类似于脆性材料的断裂，非常不同的标准拉普拉斯增长模式的粘性指进。由于描述弹性材料断裂的先决条件是双拉普拉斯方程的解而不是拉普拉斯方程，因此缺乏分析理论。在这封信中，我们关闭这一差距，提供了一个理论的双拉普拉斯增长模式的基础上的方法迭代保角映射。
2002-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech nlin.PS
An intermediately-homogenized peridynamics approach to failure of microstructually disordered materials
Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（弗里德里希·亚历山大埃尔朗根-纽伦堡大学）
本文提出了一种介观尺度的peridynamics方法，用于分析微结构无序材料的失效过程，通过随机顺序参数场描述材料属性的局部异质性和空间相关性。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Fracture of disordered solids in compression as a critical phenomenon: III. Analysis of the localization transition
研究了在第二篇论文中发展的哈密顿量的性质，表明在特定的应变水平下，发生了“局部化”相变，其特征在于相干取向裂纹的共轭带的出现。然后，使用仅采用围绕最可能状态的函数邻域中的状态的子集的近似来分析地执行产生配分函数的函数积分。这种整合建立了系统的自由能，并在采取衍生物的自由能，本地化过渡被证明是连续的，并从峰值应力是不同的。当颗粒材料的体积模量是大的，本地化总是发生在软化政权之后的峰值应力，而足够小的体积模量和足够低的围压，本地化发生在硬化政权之前的峰值应力。在局部化方法中，整个岩石的应力-应变关系保持解析，正如在实验数据和简单模型中所观察到的那样。同时还得到了裂纹场的关联函数。它具有表征裂纹群的纵横比的相关长度，该相关长度在局部化处发散为（\sim（\ep_{c} - \ep）^{-2}）。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Micro-branching in mode-I fracture in a randomly perturbed lattice
我们研究了具有噪声键的晶格中的I型断裂。与以前的尝试相比，通过使用一个小参数，在完美的晶格中的原子之间的力定律和使用三体力定律的扰动，模拟再现的定性行为的超稳态裂纹在高速政权，包括合理的微分支。就诸如结构因子$g(r)$、径向或角分布的物理性质而言，这些晶格共享完美晶格的物理性质，而不是非晶材料的物理性质（例如，连续随机网络模型）。可以看到一个明确的过渡之间的稳定状态的裂纹，其中一个单一的裂纹在中线的样品和政权的不稳定裂纹，其中微分支开始出现在主裂纹附近，与以前的实验结果。这在蜂窝晶格和完全六边形晶格中都可以看到。该模型再现了脆性材料中裂纹扩展的主要物理特征，包括速度作为驱动位移的函数的行为和电阻振荡幅度的增加。此外，可以看到微分支形状的幂律行为的初步迹象，潜在地再现脆性断裂的最有趣的实验结果之一。
2013-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermally activated intermittent dynamics of creeping crack fronts along disordered interfaces
我们提出了一个亚临界裂缝增长模型，加上沿粗糙破裂前沿的作用机械应力的弹性重新分布。我们展示了这个模型的能力，定量再现裂纹沿弱无序界面传播的间歇动力学。为此，我们假设这样的接口的断裂能（在这个意义上的临界能量释放率）遵循空间相关的正态分布。我们比较各种统计特征，因此获得的断裂动力学，从裂纹在烧结聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）接口的传播。在以前的工作中，它已经被证明，这种方法可以重现裂缝的平均推进和他们的局部前缘速度分布。在这里，我们进一步表明，所提出的模型还定量占复杂的自仿射缩放形态的裂纹前沿和它们的时间演化，局部速度场的空间和时间的相关性和雪崩的大小分布的间歇性增长动力学。因此，我们提供了新的证据表明，Arkenius的亚临界生长规律是特别适合于描述蠕变裂纹。
2021-10-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A Lattice Boltzmann Model for Wave and Fracture phenomena
我们表明，格子玻尔兹曼形式主义可以用来描述波在非均匀介质中的传播，以及固体类系统和裂缝传播。我们的方法很好地捕捉到了真实裂缝的几个基本性质（如粗糙和光滑裂缝表面之间的传播速度和过渡）。
1998-12-14 comp-gas cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Fracture of Lattice Materials from Low to High Relative Density
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文提出结合均匀化与钝裂纹理论的解析模型，预测三角和六边形晶格断裂韧性，发现高密度下节点应力集中主导失效，准脆性PMMA晶格韧性提升约1.6倍，部分可超越基体材料。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Statistical Models of Fracture
无序和长程相互作用是使材料失效成为统计力学应用领域的两个关键因素。在这方面的基石一直是晶格模型的断裂，其中网络的弹性梁，债券或电熔丝与随机故障阈值受到不断增加的外部负载。这些模型在定性水平上描述了真实、脆性或准脆性材料的破坏过程。这在解决材料强度的经典工程问题中特别重要：最大应力的尺寸依赖性及其样本间的统计波动。与此同时，格点模型提出了统计物理学中许多新的基本问题，如断裂与相变之间的关系。实验结果指出，存在一个有趣的裂纹噪声的声发射和自仿射分形裂纹表面形态。计算机能力的最新进展使人们对这种模型的理解取得了相当大的进展。在这些部分仍然有争议的问题，是缩放和尺寸效应的材料强度和累积损伤，统计的雪崩或突发的微观故障，和裂纹表面的形态。在这里，我们提出了一个概述的结果与晶格模型断裂，突出与统计物理理论和更传统的断裂力学方法的关系。
2006-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Athermal Fracture of Elastic Networks: How Rigidity Challenges the Unavoidable Size-Induced Brittleness
通过对前所未有的大系统尺寸进行广泛的模拟，我们揭示了刚性如何影响无序材料的断裂。我们观察到最大的破坏网络的连接接近均衡点，当破裂阈值很小。然而，无论网络和弹簧性能，一个更脆的断裂时，观察到增加系统的大小。与大多数裂缝描述符不同的是，最大应力降（脆性的代理）显示出对系统尺寸的普遍非单调依赖性。根据这种不常见的趋势，有可能确定脆性开始的特征系统尺寸$L^*$。网络连通性或弹簧阈值越紊乱，则$L^*$越大。最后，我们推测这种尺寸引起的脆性是如何受到热波动的影响。
2019-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unravelling brittle fracture statistics out of self-healing patterns forming during femtosecond laser exposure
飞秒激光在脆性材料表面的写入图案可以显示从自组织到无序结构的再生随机转变。在这里，我们表明，这种随机的间歇性行为进行相关的断裂统计信息，如所谓的威布尔参数。此外，我们绘制了一个现象学的类比与空闲和繁忙的周期中出现的闪烁系统，我们用来建立这些连续的激光产生的周期是统计独立的。基于这种类比，并结合微观观察，我们提出了一种实验方法，绕过了许多标本建立统计相关的合奏断裂试验的需要。这种方法可能是通用的，因为它可以适用于大量的脆性材料。
2017-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Mode I fracture in a nonlinear lattice with viscoelastic forces
我们研究了具有非线性力定律的粘弹性晶格模型中的I型断裂，重点研究了稳态传播解的速度和线性稳定性。这项研究是一个延续的分段线性模型在模式I的研究，更一般的非线性力的规律在模式III断裂的研究。在小的驱动，有一个很强的依赖性的速度曲线上的耗散和一个很强的敏感性，在大的耗散力的法律的光滑性。在大驱动，我们计算，通过线性稳定性分析，临界速度的发病不稳定的平滑度，耗散和晶格间距临界扩展的比率的函数。这个临界速度被认为是非常敏感的这些参数。我们确认我们的计算通过直接数值模拟的初值问题。
2001-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear lattice model of viscoelastic Mode III fracture
我们研究了一般非线性力定律在粘弹性晶格断裂模型中的作用，重点研究了稳态III型裂纹的存在性和稳定性。我们表明，在小驱动的滞后行为是非常敏感的平滑力法。在大驱动下，我们发现了一个Hopf分支的直裂纹的速度是周期性的时间。不稳定分叉模式的频率依赖于势的光滑性，但非常接近于精确的倍周期不稳定性。略高于不稳定性的开始，系统进入一个确切的倍周期状态，大概连接到上述分叉结构。我们显式求解了这个新状态并绘制出其速度驱动关系。
2000-07-10 cond-mat.mtrl-sci
A Nonlocal Damage-enhanced Lattice Particle Model for Ductile Fracture Analysis
金属材料的韧性断裂通常涉及弹塑性变形和相关的损伤过程。非局部格点法（LPM）可以扩展到模拟这种复杂的行为。最近，一个基于畸变能量的模型被制定到LPM来模拟J2塑性。然而，该模型是基于增量更新算法，需要非常小的加载步骤，以获得合理的结果。对于大型系统来说，这是耗时且不稳定的。因此，本文提出了一种基于张量的返回映射算法来处理这些不足。材料的劣化过程被建模为一个非局部损伤演化过程。宏观力学响应的颗粒尺寸/晶格依赖性处理得当，通过使用所提出的模型。最后给出了工程结构弹塑性损伤和断裂预测的算例。使用C的LPM的多线程实现可以在网站上获得：https://github.com/ymlasu/LPM-C。
2021-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Role of crystal lattice structure in predicting fracture toughness
通过数值模拟和脆性晶体电学模拟的解析分析，研究了材料抗破坏能力的原子尺度依赖性。我们发现，断裂韧性取决于晶格几何形状的方式不兼容格里菲斯的关系断裂和自由表面能。它的价值在于工程尺度上的连续位移场与原子尺度上固体的离散性质之间的匹配。裂纹尖端附近的这个字段所采取的通用渐近形式提供了这种匹配的解决方案，并随后从应用到石墨烯的原子参数预测韧性的方法。
2020-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
On a 2D hydro-mechanical lattice approach for modelling hydraulic fracture
提出了一种描述水力劈裂的二维格点方法。流体压力和机械响应的相互作用由Biot理论描述。将格构模型应用于厚壁圆筒的分析，导出了弹性响应的解析解。用格点模型得到的数值结果与解析解吻合得很好。在此基础上，将耦合格点法应用于厚壁圆筒的断裂分析。结果表明，所提出的晶格方法提供的结果是独立的网格尺寸。此外，观察到一个强大的几何尺寸效应的名义强度之间的解析推导的下限和上限。这种尺寸效应随着Biot系数的增大而减小。
2014-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Beyond the tip: Lattice dynamics, seams, and the mechanism of microtubule fracture
Université Grenoble-Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS, Laboratoire Interdisciplinaire de Physique（法国国家科学研究中心，交叉物理实验室）；Saarland University（萨尔兰大学）；Experimental Physics and Center for Biophysics, Saarland University（萨尔兰大学实验物理与生物物理中心）；PharmaScienceHub (PSH)（制药科学枢纽）
本研究通过理论分析微管晶格断裂，发现接缝可加速损伤传播，确定纵向与横向结合能本征比值约1.5，挑战了此前的晶格各向异性预测，为完善生长模型提供了关键参数需求。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
How Geometry Tames Disorder in Lattice Fracture
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University College London（伦敦大学学院）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
该研究通过几何参数调控晶格断裂中无序的表现，揭示了Weibull模量和细长比对断裂行为的影响，并挑战了传统增韧机制的解释。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Supersonic crack propagation in a class of lattice models of Mode III brittle fracture
我们研究了一个晶格模型的模式III裂纹在脆性材料中的条纹几何形状在不断施加拉伸。材料在大变形时的硬化产生超音速裂纹扩展。对于大的拉伸，传播是由发展良好的孤子波引导的。对于低拉伸，裂纹尖端速度有一个普遍的依赖拉伸，可以得到一个简单的几何参数。
2005-07-07 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Breaking better: How imperfections increase fracture resistance in architected lattices
本研究通过引入孤立缺失支柱形式的可控局部缺陷，结合力学测试与DIC技术，发现其虽不改变裂纹起始位置或峰值载荷，但能通过曲折裂纹路径或裂纹桥接提高脆性晶格试样的失效功，揭示了缺陷增强抗断裂性的机制。
2025-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
An Efficient Algorithm For Simulating Fracture Using Large Fuse Networks
在使用大的离散晶格网络对渐进断裂模拟进行建模中涉及的高计算成本源于每当新的晶格键断裂时求解{ \it，新的大的线性方程组}的要求。为了解决这个问题，我们提出了一种算法，结合多秩稀疏Cholesky downdating算法和基于Sherman-Morrison-Woodbury公式的rank-p逆更新算法，用于使用离散点阵网络模拟无序准脆性材料的渐进断裂。使用本算法，在断开键之后求解新的线性方程组的计算复杂度降低到与简单的{ \it反向求解}（向前消除和向后替换）{ \it使用已经LU分解的矩阵}的计算复杂度相同的阶数。即，计算成本是$O(nnz({\bf L}))$，其中$nnz({\bf L})$表示刚度矩阵${\bf A}$的Cholesky分解${\bf L}$的非零的数目。该算法使用直接稀疏求解器比傅立叶加速的预条件共轭梯度（PCG）迭代求解器更快，并且消除了与迭代求解器相关的{ \it临界减速}，该临界减速在临界点附近特别严重。随机电阻网络的数值结果证实了本算法的有效性。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal effects on fracture and brittle-to-ductile transition
脆性和韧性材料的断裂行为会受到热波动的强烈影响，特别是在微米和纳米器件以及橡胶和生物材料中。然而，温度的影响，特别是脆韧性转变，仍然需要更深入的理论研究。作为在这个方向上的一步，我们提出了一个理论，平衡统计力学的基础上，能够描述的温度依赖性脆性断裂和脆韧性转变的原型离散系统组成的晶格与易断元素。关于脆性行为，我们得到了封闭形式的表达式的温度依赖性断裂应力和应变，代表广义格里菲斯标准，最终描述了真正的相变的断裂。关于脆韧性转变，我们得到了一个复杂的临界情景，其特征在于由两个断裂制度（脆性和韧性）之间的阈值温度，上限和下限屈服强度，和对应于完全击穿的临界温度。为了证明所提出的模型在小尺度下描述热断裂行为的有效性，我们成功地将我们的理论结果与Si和GAN纳米线的分子动力学模拟进行了比较。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Role of disorder in the size-scaling of material strength
通过对晶格断裂模型的数值模拟，研究了含缺陷无序材料的强度与样本尺寸的关系。我们发现一个政权之间的交叉控制的波动，由于混乱和另一个控制的应力集中，统治连续断裂力学。结果制定的尺度法涉及一个统计断裂过程区。它的存在和标度性质只能通过对许多无序结构的采样来揭示。标度律是在良好的协议与实验结果从缺口纸样品。
2007-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Multiphysics Lattice Discrete Particle Modeling (M-LDPM) for the Simulation of Shale Fracture Permeability
建立了一个三维多物理场格子离散颗粒模型（M-LDPM）框架，用于研究泥页岩裂缝渗透特性。该框架具有双重晶格系统，模仿材料的介观结构，并模拟耦合的机械和流动行为。力学格构模型模拟泥页岩颗粒内部结构，通过离散协调方程和平衡方程描述非均匀变形。流网格元素的网络构成机械网格系统的对偶图。制定了流动元件的质量平衡的离散公式，以对沿着裂缝的流体流动进行建模。整体计算框架采用混合显式-隐式积分方案和交错耦合方法实现，该方法利用双格拓扑结构实现机械和流动行为的无缝双向耦合。利用该模型对Marcellus页岩试样在不同围压下的三轴直剪试验进行了模拟，并对页岩裂缝渗透特性进行了计算分析。模拟的机械响应校准对实验数据，预测的渗透率值也与实验测量值进行了比较。此外，本文提出了缩放分析的机械响应和渗透率测量的基础上进行模拟的几何相似的标本随着尺寸的增加。模拟的应力-应变曲线表明，由于局部断裂的存在，在峰后有明显的尺寸效应。渗透率测量的标度分析能够通过外推小样本的数值结果来预测大样本的渗透率。
2018-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
A versatile numerical approach for calculating the fracture toughness and R-curves of cellular materials
我们开发了一种计算脆性和弹塑性晶格材料的I型R曲线的数值方法，并揭示了晶格拓扑结构，相对密度和组成材料行为对二维各向同性晶格的增韧响应的影响。该方法是基于对单边缺口弯曲（SENB）试样的J积分的有限元计算，单个杆件建模为具有线弹性或幂律弹塑性本构行为和基于最大应变的损伤模型的梁。三个二维各向同性晶格拓扑结构（三角形，六边形和戈薇）和两个组成材料（代表脆性陶瓷（碳化硅）和应变硬化弹塑性金属（钛合金））的结果。我们提取的初始断裂韧性和R-曲线的所有晶格，并表明（i）弹性脆性三角形晶格表现出增韧（上升R-曲线），和（ii）弹塑性三角形晶格显示显着增韧，而弹塑性六边形晶格失败的脆性方式。我们表明，这种故障行为的差异可以解释的塑性区的大小，裂纹扩展后增长，并得出结论，晶格中的裂纹扩展的性质（脆性与韧性）取决于组成材料和晶格结构。虽然结果为二维桁架格，所提出的方法可以很容易地应用到三维桁架和壳格，只要裂纹尖端位于一个单元格的空的空间。
2020-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Marine mussel plaque-inspired super soft, ductile and tough lattices
受贻贝斑块软泡沫启发，本文提出超软、延展且坚韧的弹性体点阵结构，通过实验与数值模拟揭示其断裂能对体积分数敏感并关联桁架失效与节点失效两种模式，为轻质耐损伤超材料设计提供基础。
2024-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Fracture Nonreciprocity at the Nanoscale
本文揭示了二维异质结构中由晶格失配界面引起的本征断裂非互易性，结合密度泛函理论与机器学习分子动力学发现裂纹尖端不对称预应变通过电荷重新分布控制断裂阈值，并提出界面应变工程作为通用设计原则。
2025-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Role of surface waves on the relation between crack speed and the work of fracture
我们表明，断裂工作的尖端的一个前进的平面裂纹的表面声子发射强烈减少，导致禁止的范围内的裂纹速度。发射可以解释通过色散的群速度，瑞利和洛夫分支以及其他高频分支的表面波色散关系的贡献。我们还表明，能量释放率，进入格里菲斯标准的裂纹前进可以描述为产品的连续溶液的功能，只依赖于晶格的几何形状和描述的晶格上的声子发射的影响。使用一种新的有限元模型进行模拟，用于模拟弹性和断裂。该模型，建立允许快速和非常大的三维模拟，适用于二维样品的简化情况。
2002-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Cracking Down on Fracture to Functionalise Damage
提出麦克斯韦晶格中拓扑与损伤传播的新关系，利用拓扑保护模式局域化控制应力与损伤，经数值模拟和实验验证，为设计高断裂能材料提供框架。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
From damage percolation to crack nucleation through finite size criticality
我们提出了一个统一的理论断裂无序脆性介质，调和明显相互矛盾的结果在文献中报道。我们的重整化群为基础的方法产生的相图中的渗流不动点，预计无限的无序，是不稳定的有限的无序和流动的零无序成核型不动点，从而表明断裂具有混合的一阶和连续的字符。在一个区域的中间无序和有限的系统尺寸，我们预测的平均场雪崩标度的交叉。我们讨论了有趣的连接到其他现象的临界缩放只观察到在有限大小的系统和热力学极限消失。
2012-10-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
One-dimensional moire charge density wave in the hidden order state of URu2Si2 induced by fracture
当在两个原子晶格之间形成时，莫尔图案可以导致全新的电子行为。然而，固体的特征不仅在于原子晶格，而且还在于不需要与晶格相称的电荷或磁激发。这就提出了一个问题，如果人们可以通过结合周期性的电子调制和原子晶格来获得莫尔条纹。在这里，我们报告的一维电荷密度波（1D-CDW）的发现，这是一个原子晶格之间的莫尔图案和电子散射的热点在能带结构的隐藏顺序（HO）状态的URu $_2$ Si $_2$。莫尔条纹是通过在低温下使晶体破裂而产生的。我们的研究结果表明，电荷相互作用是URu $_2$ Si $_2$中与HO竞争的最相关的特征之一。
2020-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Finite temperature mechanical instability in disordered lattices
在各种有序和无序系统中，力学不稳定性表现为不同的形式。本文研究了两种无序中心力晶格模型：随机稀释三角晶格和随机支撑正方晶格中的热涨落效应。这两种晶格在$T=0$处出现刚性时表现出不同的标度，这是由于它们在过渡处的自应力模式不同。使用解析理论，我们表明，热波动稳定两个晶格。特别地，三角形晶格显示出剪切模量按$G \sim T^{1/2}$缩放的临界状态，而正方形晶格显示出$G \sim T^{2/3}$。
2015-03-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Meso-scale modelling of the size effect on the fracture process zone of concrete
用细观方法分析了混凝土梁缺口和无缺口三点弯曲试验中断裂过程区的尺寸效应。混凝土在细观尺度上被模拟为嵌入在由弱界面分离的软基质中的刚性骨料。的三个阶段的机械响应建模的离散晶格的方法。模型参数的选择，使整体模型的响应形式的负载裂纹张开位移曲线与文献中报道的实验结果一致。通过对随机细观分析的耗散能量密度空间分布的平均值进行数值计算，确定了混凝土断裂过程区。通过对不同梁尺寸和边界条件的计算结果进行比较，研究了梁尺寸和边界条件对混凝土断裂过程区的影响。
2012-03-20 cond-mat.mtrl-sci
A Modified Histogram Method for Disordered Lattices
本文提出了一种新的方法，将直方图方法推广到任意类型的无序点阵。蒙特卡罗单直方图和多直方图方法的开发，以获得最大的只有几个模拟，但仅限于模拟相同的晶格配置。这里介绍的方法扩展的直方图方法，允许从各种无序的晶格配置的数据被最佳地结合在一个单一的加权平均结果。这种方法适用于一个简单的伊辛类模型的弛豫铁电钙钛矿固溶体$BaTiO_3$ - $Bi(Zn_{1/2}Ti_{1/2})O_3$（BT-BZT），其中无序起着关键作用。
2013-09-09 cond-mat.mtrl-sci
An adaptive variational Quasicontinuum methodology for lattice networks with localized damage
具有耗散相互作用的晶格网络可用于描述材料的离散细观结构的力学，例如3D打印结构和泡沫。这种贡献涉及在这种材料中的裂纹萌生和传播，并侧重于自适应多尺度方法，捕捉空间演变的断裂。晶格网络自然包含非局部性，大变形和耗散机制发生在断裂带内。由于物理相关的长度尺度明显大于个体相互作用的长度尺度，离散模型在计算上是昂贵的。准连续体（QC）方法是一种专门为离散模型构建的多尺度方法。该方法通过仅在感兴趣的区域中完全解析底层晶格而在其他地方粗化来降低计算成本。在这方面的贡献，（变分）QC适用于工程规模的预测损坏晶格。为了处理空间演化的断裂带，提出了一种自适应方案。从能量一致性的角度讨论了自适应过程引起的影响，并在两个例子上证明了理论上的考虑。第一个作为一个概念的证明，说明了自适应方案的一致性，并提出了能量的错误。第二个演示了一个更复杂的问题的自适应QC计划的性能。
2017-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic effects in diffusion on a disordered square lattice
本文利用动力学蒙特卡罗模拟研究了无序正方晶格中涨落对测试粒子扩散的影响。扩散与物理学内外的各种问题有关。扩散中的动力学效应常常隐藏在对问题的理论描述中。在这项工作中，没有基于能量的假设，扩散纯粹基于测试粒子的尝试率和晶格的占据率和波动率。虽然粒子的平均跃迁速率对于具有特定占据的静态或波动晶格是相同的，但是扩散常数在波动的无序晶格中受到动力学影响。如果晶格的波动比粒子的尝试速率更快，则扩散由粒子的尝试速率控制。然而，如果晶格的波动比粒子的尝试速率慢，则扩散受到波动的影响。晶格波动越慢，扩散常数越低。此外，我们发现，对于快速涨落晶格，扩散是由于布朗运动。如果晶格的波动比粒子慢，扩散就会变得异常，这取决于晶格的占据。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Atomic vibrations in disordered systems: Comparison of disordered diamond lattices and a realistic amorphous silicon model
力常数和位置无序已被引入到金刚石晶格模型中，试图模仿一个现实的非晶硅模型的振动特性。这两种类型的障碍本身都不足以模仿现实模型。通过比较这些模型的谱密度，它表明，这两种疾病的组合是一个更好的表示，但仍然不完全令人满意。拓扑无序在这些模型中进行了研究，通过重新编号的原子和检查的动力学矩阵图形。实际模型的动力学矩阵与位置无序晶格模型的动力学矩阵相似，这意味着两个系统中的短程有序是相似的。
2004-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Localization parameters for two interacting particles in disordered two-dimensional lattices
在二维无序晶格中，在无序强度$W \le 4$和相互作用强度$V \le 4$的范围内，相互作用的存在使得粒子比非相互作用的粒子更不局域化。如果相互作用强度更高，则粒子更局域化。虽然没有发现局域化-离域化的转变，但观察到了一个随主导相关性变化的转变。粒子之间的相关性的性质作为最近的邻居成为主导超过一定的无序强度。
2018-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of charge transport in disordered organic systems using buffer lattice at boundary
在这篇文章中，我们提出了一种替代的方法来模拟无序有机材料中的电荷输运通过使用缓冲晶格的边界。该方法不需要仔细跟踪载波的跨越边界的跳频图案。该方法的适用性是通过再现无序有机体系中迁移率、载流子弛豫和载流子扩散的场依赖性来建立的，所述无序有机体系是通过模拟无边界条件下沿场方向的体系的全长的电荷输运来获得的。通过模拟迁移率的场依赖性而不使用缓冲晶格来强调缓冲晶格的重要性，这导致在低场区的迁移率的负场依赖性（NFDM），这是由于载流子从沿场方向的被忽略的跳变和边界获得的额外偏置。
2018-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nonlinearity effect on 1D periodic and disordered lattices
本文用Kronig-Penney模型研究了非线性相互作用对有序链和无序链透射性质的影响。在有序的情况下，非线性可以根据其符号和强度来定域或离域电子态，但存在一个临界强度，超过该强度，所有的状态都是定域的。然而，在无序的情况下，我们发现，传输衰减为$T\sim L^{-γ}$周围的带边相应的周期系统。在无序势的情况下，指数$γ$与非线性的强度无关，而在混合势的情况下，指数随非线性的强度而变化。
1998-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Forecasting failure locations in two-dimensional disordered lattices
在考虑结构材料时，预测逐渐失效的无序结构中的断裂位置至关重要。我们探讨这个问题逐渐恶化，通过梁断裂的二维无序晶格，我们表示为网络，为各种值的平均度。我们研究实验样品的几何结构，我们构建的基础上观察到的接触网络在二维颗粒介质。我们计算测地线边介数中心度，这有助于量化哪些边在网络中的许多最短路径上，以预测故障位置。我们证明了测试样本，对于各种故障行为，故障主要发生在具有较大的测地线边缘介值比平均值的结构中的位置。因为只有一小部分边缘的值高于平均值，所以这是评估故障位置的相关诊断。我们的研究结果表明，人们可以只考虑系统的特定部分作为可能的故障位置，并在合理的成功，可以评估可能的故障位置的结构，而不需要研究其详细的能量状态。
2019-05-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
