Nucleation of frictional sliding by coalescence of microslip
摩擦运动的发生是由破裂前缘的动态传播介导的，类似于剪切裂纹。破裂前沿在摩擦界面的局部区域准静态地成核，并且尺寸缓慢增加。当它达到临界成核长度时，它变得不稳定，动态地传播，并最终打破整个界面，导致宏观滑动。成核过程是特别重要的，因为它决定了摩擦界面失效的应力水平，从而决定了宏观摩擦强度。然而，控制摩擦破裂前沿的成核机制仍然没有得到很好的理解。具体而言，我们的知识沿异质界面的成核过程仍然是不完整的。在这里，我们研究了线性滑移弱化界面上的确定性和随机非均匀摩擦特性的局部滑移补丁的成核。使用数值模拟，我们分析的过程中，导致一个临界尺寸的滑移补丁的系统具有不同的相关长度的局部摩擦强度。我们的确定性界面模型表明，增长的临界成核补丁在界面上具有小的相关长度是不光滑的，由于相邻的滑移补丁的合并。现有的解析解不考虑这种影响，这导致高估的全球界面强度。相反，当相关长度较大时，滑移斑的增长是连续的，并且我们的模拟与解析解相匹配。此外，还观察到核的合并随机界面上的小相关长度。
2020-10-09 cond-mat.soft
Velocity dependence of friction of confined polymers
我们提出了分子动力学摩擦计算的分子长度为20至1400个碳原子的受限烃固体。考虑两种情况：（a）聚合物对硬基板滑动，和（b）聚合物上的聚合物滑动。我们讨论了这两种情况下的摩擦剪应力的速度依赖性。在我们的模拟中，聚合物薄膜非常薄（约为100微米）。3nm），并且固体壁在离聚合物板短距离处连接到恒温器。在这些情况下，我们发现摩擦热效应并不重要，并且聚合物膜中的有效温度总是接近恒温器温度。在第一种设置（a）中，对于分子长度为60至1400个碳原子的烃，剪切应力几乎与分子长度无关，但对于最短的烃C20H42，摩擦剪切应力较低。在所有情况下，摩擦剪应力随滑动速度单调增加。对于聚合物在聚合物上滑动[情况（b）]，摩擦大得多，并且速度依赖性更复杂。对于分子长度为60至140个碳原子的烃，润滑剂单层的数量随着滑动速度的增加（从6层到7层）而（突然）增加，导致摩擦力的降低。分层过渡前后，摩擦剪应力与滑动速度的对数近似成正比。对于最长的碳氢化合物（1400个碳原子）的摩擦没有表现出依赖于滑动速度，和最短的碳氢化合物（20个碳原子）的摩擦剪切应力增加与滑动速度几乎线性。
2009-11-18 cond-mat.soft
Propagation Length of Self-healing Slip Pulses at the Onset of Sliding: A Toy Model
两个固体之间的宏观滑动是由沿着摩擦界面的微观滑动前沿的传播触发的。在某些条件下，滑动之前的中止前的传播，跨越接触界面的一部分。这些所谓的前体所跨越的特征尺寸的选择仍然知之甚少。在这里，我们介绍了一个一维玩具模型的滑块和轨道之间的前体，其中的前线是准静态的自愈滑动脉冲。当滑块的厚度比弹性相关长度大，而界面刚度比体刚度小时，我们给出了第一前体长度Λ和剪切应力场的解析解，这些量是体材料参数、界面摩擦特性和宏观载荷条件的函数。分析结果与模型的数值解定量一致。与以前的模型相比，我们的模型预测，Λ不依赖于界面的摩擦断裂阈值。我们的研究结果应该是相关的各种系统中，自愈滑移脉冲已被观察到。
2014-11-28 cond-mat.soft physics.class-ph
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
Stabilization of frictional sliding by normal load modulation: A bifurcation analysis
本文提出了一个系统的稳定性分析，在低速滑动（$< 100 μ$ m.s $^{-1}$）下的周期性调制的正常负载，保持界面接触。实验清楚地证明，正常的振动一般稳定的系统对粘滑振荡，至少对于一个调制频率比粘滑一个大得多。Bureau { \it et al.}的力学模型（2000）的稳定性图，并对系统的稳态响应进行了验证。该模型明确考虑到有限的剪切刚度的承载凸体，除了一个经典的状态和速率依赖的摩擦力。数值计算结果与玻璃态高分子材料多接触摩擦系统的实验数据吻合良好。在较大幅度的调制（通常为平均法向载荷的20%）的模拟表明，正常和滑动运动之间的非线性耦合可能会有一个不稳定的影响，在参数空间的限制区域。
2001-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-monotonic dynamics in the onset of frictional slip
从静摩擦到动摩擦的转变通常被描述为类似于活塞的瞬时滑动。然而，旨在了解摩擦不稳定性和地震的慢滑动过程的研究报告慢摩擦瞬变，通常是由经验的速率和状态公式解释。我们进行非常缓慢（$\sim nm/s$）宏观尺度的滑动实验，并表明摩擦滑动的发生是由连续的非单调动力学之间的竞争，从接触老化和剪切引起的复兴。这使得我们的非单调动力学和简单的速率和状态瞬态与一个单一的演化方程来描述。
2021-07-06 cond-mat.soft
Aftershocks in a frictional earthquake model
受弹簧块模型的启发，我们详细阐述了一个“最小”的地震物理模型，再现了两个主要的经验地震定律，古腾堡-里克特定律和大森余震定律。我们的新观点是要证明，同时纳入的老化的接触在滑动界面和弹性的滑板构成的最小成分，在同一个摩擦模型中的两个法律。
2016-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Frictional Contact Network in Dense Suspension Flow
本研究探讨了致密悬浮液剪切增稠过程中摩擦接触网络（FCN）的特征，对比了仅滑动约束与滑动加滚动约束的颗粒网络，发现滚动约束消除了力链对正交支撑的需求并降低阻塞体积分数，为真实悬浮液流动行为提出了新的机械稳定性图景。
2025-05-28 cond-mat.soft
Anisotropic frictional model for an object sliding in a granular media
本研究通过实验揭示颗粒介质中圆柱体所受摩擦力的各向异性，并建立理论模型，该模型基于摩擦耗散机械能，成功解释了平行与垂直力分量的关系。
2024-01-31 cond-mat.soft
Dynamic instabilities of frictional sliding at a bimaterial interface
我们研究了二维线性稳定性分析的可变形固体的有限高度$H$，稳定地滑动的刚性固体的顶部内的一个通用的速率和状态摩擦型本构框架，充分考虑弹性动力学效应。我们推导出的线性稳定性谱，量化的摩擦本构关系和不稳定相关的弹性动力学双材料之间的耦合正常的应力变化和界面滑移，和有限的尺寸效应的稳定之间的相互作用。与摩擦本构关系有关的稳定效应包括速度强化摩擦（即~摩擦阻力随着滑动速度的增加而增加，瞬时的和在稳态条件下）以及对法向应力变化的规则化响应。我们首先考虑小波数$k$限制，并证明在这种情况下，均匀滑动是普遍不稳定的，独立的摩擦法的细节。这种普遍的不稳定性是由传播的波导状模式介导的，其增长最快的模式的特征在于满足$k H\!\sim\!{\cal O}(1)$的波数和与$H^{-1}$成比例的增长率。然后，我们考虑极限$k H\!\to\!\infty$，并推导出在这种情况下的稳定相图。我们表明，占主导地位的不稳定模式的传播速度在相反的方向上的滑动方向的接近的摩擦波的速度。在一定的物理参数范围内，也存在沿滑动方向以接近剪切波速传播的失稳模态。最后，我们表明，在广义速率和状态摩擦模型的框架内，有限时间正则化的正常应力变化的反应，往往会促进稳定性。
2015-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Surface pressure and shear stress field within a frictional contact on rubber
本文讨论的问题的摩擦应力分布的测定从反演的测量表面位移场之间的滑动界面的玻璃透镜和橡胶（聚（二甲基硅氧烷））基板。实验结果表明，高的横向应变实现在周边的滑动接触。因此，位移场的精确反演需要考虑橡胶基底的有限应变和非线性响应。为此，有限元（FE）反演程序的实施，其中所测量的位移场被施加作为一个边界条件在一个网格体的上表面表示的橡胶基板。如果在接触边缘处假设非发散值，则正常压力也通过相同的方式确定。该程序适用于线性滑动接触以及扭转接触。
2017-01-27 cond-mat.soft
Correlation between stick-slip frictional sliding and charge transfer
十年前，Budakian和Putterman（Phys. Rev. Lett.，{ \bf 85}，1000（2000））将摩擦归因于当表面力装置的金尖端在聚甲基丙烯酸甲酯表面上拖动时由接触充电引起的键的形成。我们提出了一个粘滑模型，捕捉粘滑事件和电荷转移之间的相关性，以及缺乏正常负载上的连接力跳跃和电荷转移的比例因子的依赖性。在这里，粘滑动力学的粘弹性和塑性形变的时间尺度之间的竞争，并由于与接触充电起次要作用的拉动速度。我们的模型提供了一个替代的基础上解释大多数实验结果，而不归因于摩擦接触充电。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
Stress Response in Confined Arrays of Frictional and Frictionless Particles
用计算机模拟研究了三维颗粒填料内部的应力传递。局部化力扰动技术实现摩擦和摩擦浅，有序，颗粒阵列的固体边界的范围内的系统尺寸。摩擦填料的应力响应曲线与经典各向同性弹性理论的半无限半平面的预测吻合得很好，直到大约四十个颗粒直径的线性尺寸的盒子和施加的力的几个数量级。无摩擦填料的响应曲线表现出一个过渡制度，以强烈的各向异性功能，随着盒子的大小。的应力响应的性质之间的差异示出其特征在于由非常不同的粒子位移场。
2011-07-29 cond-mat.soft
Non-monotonicity of the frictional bimaterial effect
沿分离不同弹性材料的摩擦界面的滑动与沿分离相同材料的界面的滑动性质不同，这是由于在前一种情况下存在界面滑移和法向应力扰动之间的弹性动力学耦合。这种双材料耦合的摩擦界面的动力学，包括其稳定性和破裂沿他们的传播具有重要意义。我们表明，虽然这种双材料耦合是一个单调递增的函数的双材料对比度，当它耦合到界面剪切应力扰动通过摩擦法，各种物理量表现出非单调依赖于双材料对比度。特别是，我们表明，对于一个正规化的库仑摩擦，不稳定的界面扰动的均匀滑动的最大增长率是一个非单调函数的双材料对比度，并提供分析洞察这种非单调性的起源。我们进一步表明，对于速度加强率和状态摩擦，均匀滑动的不稳定界面扰动的最大增长率也是双材料对比度的非单调函数。沿双材料界面滑动削弱摩擦的动态破裂模拟结果提供的证据表明，理论预测的非单调性持续在非稳态，瞬态摩擦动力学。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
From yielding to shear jamming in a cohesive frictional suspension
模拟被用来研究稳定的剪切流变学的摩擦颗粒表现出不连续的剪切增稠和剪切堵塞，在有限范围内的凝聚力的相互作用导致的屈服应力的稠密悬浮液。我们开发了一个本构模型，结合屈服行为和剪切变稀在低应力下的摩擦剪切增稠在高应力下，在很好的模拟结果。这项工作表明，在屈服应力以下的固体和在剪切堵塞状态下的固体之间存在明显的差异，因为这两者发生在广泛分离的应力水平下，由材料可流动的应力区域分离。
2018-09-17 cond-mat.soft
Probing the micromechanics of a multi-contact interface at the onset of frictional sliding
利用数字图像相关技术研究了粗糙弹性体与光滑玻璃表面多接触界面的微观力学行为。在初始滑动状态期间，即静态和滑动接触之间的过渡期间，监测面内弹性体变形。随着剪切载荷的增加，一个环形的滑动区域，在与中央坚持区域共存，被发现逐步侵入接触。从界面位移场，切向应力场可以使用数值反演程序进一步计算。这些局部力学测量被发现是正确的Cattaneo和Mindlin（CM）的模型捕获。然而，密切的比较显示显着的差异，在位移和应力场，反映了过度简化的假设下CM的情况。特别是，我们的光学测量使我们能够表现出一个弹塑性摩擦本构方程，不同的CM的模型中假设的刚塑性行为。该局部本构律涉及与粗糙度相关的长度尺度，与Bureau \textit{et al.} [Proc. R. Soc.London A \textbf{459}，2787（2003）]，从而将其有效性扩展到介观尺度。测量允许对光滑界面的初始滑动的Cattaneo和Mindlin（CM）经典模型进行首次定量测试。小的偏差被观察到，并解释为粗糙界面的有限顺应性的结果，这与Amontons的摩擦定律的行为，假设是有效的CM的模型中的本地。我们说明了这些测量实际上提供了一种方法，用于探测粗糙的界面，我们发现是弹塑性类型的流变学。
2012-09-04 cond-mat.soft
Rheological Chaos of Frictional Grains
摩擦颗粒的二维稠密流体表现出时间混沌，空间非均匀流的范围内的应力值，$σ$，选择在不稳定区域的s形流动曲线。应力控制模拟揭示了小应力和大应力$σ$的重入稳定流相图。在两者之间，不能达到稳定的流动状态，相反，系统堵塞或显示时间依赖的非均匀应变速率$\dotγ({\bf r},t)$。模拟结果与一个简单的流体动力学模型的稳定性分析，耦合应力和微观结构，我们尝试与摩擦接触网络。
2016-03-02 cond-mat.soft
Dependence of boundary lubrication on the misfit angle between the sliding surfaces
利用基于Langevin方程的分子动力学，通过阻尼系数随坐标和速度的变化，研究了两种固体之间的“软”润滑剂薄层（润滑剂内部的相互作用弱于润滑剂-基体相互作用）的摩擦特性。在低驱动速度下，系统表现出粘滑运动。润滑剂在滑动过程中可以熔化或不熔化，因此表现出“液体滑动”（LS）或“层覆层滑动”（LoLS）机制。LoLS机制主要在低滑动速度下运行。我们调查的摩擦性能之间的滑动表面的错配角的依赖关系，并计算多晶表面接触的静摩擦阈值的分布。
2010-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
S-Shaped Flow Curves of Shear Thickening Suspensions: Direct Observation of Frictional Rheology
研究了简单球形颗粒浓悬浮液的流变行为。在受控应力下，该系统表现出S形流动曲线（应力与剪切速率），在低粘度牛顿制度和剪切增稠制度之间具有负斜率。在控制剪切速率下，观察到两种状态之间的不连续转变。用一种新的荧光探针进行的应力可视化实验表明，摩擦是剪切增稠的起源。应力可视化显示，如果施加介于高应力分支和低应力分支之间的应力，则系统中的应力保持均匀（无剪切带）。S形剪切增稠则是由于在增加应力时颗粒之间摩擦力网络的不连续形成。
2015-06-03 cond-mat.soft
Molecular adsorption induces normal stresses at frictional interfaces of hydrogels
本研究针对水凝胶-刚性球低速摩擦体系，发现界面分子吸附-拉伸-解吸机制不仅产生摩擦力，还会诱导法向拉入力，通过多条件实验验证了该切向-法向耦合的稳健性，并用考虑界面有限厚度的分子键热驱动模型定量解释了实验结果。
2024-12-09 cond-mat.soft
Tuning of friction noise by accessing the rolling-sliding option
机械系统中的可变动力传输通常通过装置来实现，例如，离合器和制动器，使用干摩擦。在这些系统中，动力传递的可变性是通过接合和脱离摩擦片来实现的。虽然常用，但这种使耦合产生噪声的方法并不像它们的电气模拟那样通用。另一种方法是间歇地改变摩擦力。在本文中，我们展示了一种自组织的方法来调整噪声之间的摩擦耦合的两个表面之间的相对运动与对方。这是通过利用由放置在表面之间的圆形凹槽中的球的摩擦相互作用引起的复杂性来实现的。耦合中松弛的程度与滚珠在其滚动和滑动状态之间进行转换的速率有关。如果运动表面是软的，静态表面是硬的，我们表明，随着填充分数的增加的球的滚动和滑动之间的过渡对静态表面让位于滚动和滑动之间的过渡对运动表面。因此，耦合中的噪声对于小填充分数和大填充分数都很大，中间有一个凹陷。相反，如果运动板是硬的，则与静态表面的滑动被抑制，并且耦合中的噪声随着球的填充率而单调减小。
2020-02-11 cond-mat.soft
Frictional sliding strength of knotted and capstan configurations along the axis of a cylinder
École polytechnique fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；University of Rennes, CNRS, IPR (Institut de Physique de Rennes) - UMR 6251（雷恩大学，法国国家科学研究中心，雷恩物理研究所）；PMMH, CNRS, ESPCI Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学）；Sorbonne Université, CNRS, Institut Jean le Rond d’Alembert（索邦大学，法国国家科学研究中心，让·勒朗·达朗贝尔研究所）
研究了在圆柱轴线方向上，结绳与圆柱摩擦接触的滑动强度，通过实验和模拟揭示了非线性行为的来源，并提出分析模型解释其超线性特性。
2026-04-08 cond-mat.soft physics.app-ph
On the Propagation of Slip Fronts at Frictional Interfaces
研究了可变形固体和刚性固体之间的平面界面处滑动的动态起始，特别关注滑动前沿的速度。最近的实验结果表明，该速度和滑动发生前测得的局部剪应力与正应力之比（静应力比）之间存在密切关系。使用二维有限元模型，我们证明，然而，在不同的方向上传播的前不具有相同的动态相似的应力条件下。加速和减速滑动锋之间也缺乏相关性。这些效应不能完全与静态局部应力联系起来，而需要动态描述。考虑动应力比（在滑动尖端之前测量）而不是静态应力比减少了上述不一致性。然而，方向和加速度的影响仍然存在。为了克服这一点，我们提出了一个充满活力的标准，唯一的关联，独立于传播方向和其加速度，在滑移尖端的能量密度的相对上升的滑移前沿速度。
2012-01-19 cond-mat.soft physics.class-ph
Flow-Arrest Transitions in Frictional Granular Matter
采用恒应力离散元模拟方法研究了摩擦颗粒物质剪切流动与剪切停止状态之间的转变。通过使摩擦颗粒的稀体系经受恒定的外部剪切应力和压力，摩擦依赖的临界剪切应力和密度被清楚地识别，两者都表现出低摩擦和高摩擦之间的交叉。临界剪切应力分叉两个非平衡稳态：（i）稳定状态的剪切流的特征在于一个恒定的变形速率，和（ii）剪切制动的特征在于时间衰减蠕变到一个静态稳定状态。在临界剪切应力以下的时间$t_{c}$发生制动，该时间表现出重尾分布，其均值和方差在临界剪切应力下以幂律发散，具有摩擦依赖指数，该指数也表现出低摩擦和高摩擦之间的交叉。这些观察结果表明，临界剪切应力附近的颗粒逮捕是高度不可预测的，并强烈影响颗粒间摩擦。
2019-01-30 cond-mat.soft
Effects of stretching on the frictional stress of rubber
在本文中，我们报告的新的实验结果的影响，在平面内表面拉伸的聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶的摩擦与光滑的刚性探针。在稳态滑动下的PDMS基板的表面处测量摩擦引起的位移场。然后，相应的接触压力和摩擦应力分布的反演过程中确定。使用这种方法，我们表明，局部摩擦应力$τ$是成比例的局部拉伸比$λ$在橡胶表面。使用三角形平冲头的其他数据表明，$τ(λ)$关系与接触几何形状无关。从使用预拉伸的PDMS基板的摩擦实验中，还发现摩擦应力的拉伸依赖性是各向同性的，即它不依赖于拉伸和滑动方向之间的角度。这种现象的潜在的物理解释内提供了Sundamach的摩擦模型的框架。虽然目前的实验是处理光滑的接触界面，报告的$τ(λ)$依赖性也是相关的统计粗糙的接触界面的摩擦，而不是占在相关的接触力学模型。
2017-06-01 cond-mat.soft
Intersonic Detachment Surface Waves in Elastomer Frictional Sliding
弹性材料在清洁和粗糙表面上滑动时，由于切向应力梯度，在界面处产生褶皱。这些界面褶皱以表面剥离波的形式沿弹性体底部传播，有利于弹性体的表观滑动运动。与弹性表面波相比，在非常低的滑动速度下，该过程由表面粘附和松弛效应主导，并且该现象在历史上被称为Schwaramach波。在这封信中，我们报告的观测快速行进的跨音速剥离波超过瑞利和剪切波的速度的软材料接触。时空分析揭示了剥离波的加速性质，波速与材料弹性模量的比例关系表明，这一过程是由弹性和惯性。图上的多个波特征与表面褶皱的不同阶段有关，因为它们在生成、传播和反弹阶段表现出独特的斜率（从中得出速度）。我们还表征了皱纹产生的频率和速度，并发现这两个波特性随着弹性体刚度的增加而具有一致的比例律。这一新发现的物理意义可能会进一步促进我们对弹性体噪声产生机制的理解，因为在宏观滑动速度下，弹性体不稳定的频率很容易进入人类可听范围，并与其他振动频率相互作用，在许多其他弹性体应用中，在盘式制动器，刮水器刮片和鞋吱吱声中共同产生刺耳和有害的噪声。
2021-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
An equation of motion for unsteady frictional slip pulses
针对摩擦滑移脉冲基本理解不完整的问题，提出速率-状态摩擦滑移脉冲的解析运动方程，以单一自由度描述其非稳态时空演化，并通过大规模模拟验证，揭示不稳定性缓慢发展的起源，解释其在自然和人造摩擦系统中的动力学相关性。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Relaxation and Recovery in Hydrogel Friction on Smooth Surfaces
\textbf{Background}水凝胶是交联聚合物网络，可吸收和保留大部分液体。在临界滑动速度附近，水凝胶压在光滑表面上表现出在多个时间尺度上发生的时间依赖性摩擦行为，但这些动力学的起源尚未解决。\textbf{Objective}在这里，我们表征这种时间依赖性制度，并表明它是符合两个不同的分子过程：滑动诱导的松弛和静态恢复。\textbf{Methods}我们的实验使用一个定制的销盘摩擦计来检查在各种滑动条件下（从几分钟到几小时）光滑的聚（甲基丙烯酸甲酯）表面上的聚（丙烯酸）水凝胶。\textbf{Results}我们表明，在一个固定的滑动速度，摩擦系数呈指数衰减，并达到一个稳态值。与这种衰减相关的时间常数随滑动速度呈指数变化，并且对界面的任何先前摩擦剪切敏感。这个过程是可逆的;在停止滑动时，摩擦系数恢复到其原始状态。我们还表明，剪切的初始方向可以作为一个可观察到的“记忆”的印记，并在24小时的反复摩擦剪切是可见的。\textbf{Conclusions}我们将这种行为归因于近表面聚合物网络的纳米级延伸和弛豫动力学，从而导致具有两个平行时间尺度的摩擦弛豫和恢复模型。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Cold self-lubrication of sliding ice
本研究通过冰界面分子模拟提出，冰表面的自润滑主要来自冷态位移驱动的非晶化，而非热力学熔化，并阐明低摩擦还需疏水界面或过量水条件。
2025-06-12 cond-mat.soft
Stress Correlations in Frictional Granular Media
本文研究了在摩擦颗粒填料中，应力自相关矩阵是否象弹性格林函数那样，表现出长程各向异性的贡献。我们发现，在一个标准模型的摩擦颗粒填料，这是不是这种情况。我们证明相当一般的机械平衡和材料各向同性约束的应力自相关矩阵完全由两个空间各向同性的功能：压力和扭矩的自相关性。压力和扭矩波动分别是正常的和超均匀的力量的应力自相关衰减的弹性格林函数。由于我们发现扭矩波动是超均匀的，罪魁祸首是压力，其波动作为系统大小的函数比正常情况下衰减得更慢。研究这些异常的压力波动的原因，我们发现，异常的相关性已经建立在压缩的稀系统堵塞之前。一旦受到干扰，这些相关性就会冻结。对于一般的摩擦物质来说，这是否是真的，或者这是模型性质的结果，这是一个必须等待实验检验和可能的替代模型的问题。
2020-08-29 cond-mat.soft
Granular packings with sliding, rolling and twisting friction
直觉告诉我们，由于摩擦和其他耗散相互作用的存在，滚动或旋转的球体最终会停止。阻止球体的滚动和旋转/扭转扭矩的阻力也通过增加对运动自由度的约束的数量来改变摩擦球体的颗粒堆积的微观结构。我们进行离散元建模模拟，以构建球体填料实施一系列的摩擦约束下的压力控制协议。当颗粒经历高的滑动、滚动和扭转阻力时，可分别在低至0.53和2.5的体积分数和平均配位数下实现机械稳定的填料。只有当颗粒模型包括滚动和扭转摩擦时，才能重现实验体积分数。
2020-07-21 cond-mat.soft
Scalar model for frictional precursors dynamics
最近的实验表明，摩擦滑动发生的分离前沿的成核在接触界面，可能会出现之前的发病全球滑动。传统的摩擦理论无法解释这种有趣的摩擦活动，但它对摩擦主导的地球物理现象（如地震、滑坡或雪崩）非常重要。在这里，我们模拟了一个三维的弹性体的表面上休息的滑动的发病，并表明实验观察到的摩擦前体依赖于一个复杂的非通用的方式上的样品的几何形状和加载条件。我们的模型满足阿卡德定律和阿蒙顿的第一和第二定律，再现具有显着的精度，真正的接触面积动态，前体的包络动态过渡到滑动之前，和正常和剪切内部应力分布接近滑块基板界面。此外，它允许评估哪些实验特征可以归因于弹性平衡，哪些归因于平衡外动力学，这表明超重力活动本质上是一个准静态的物理过程。直接计算的库仑应力的演变前和过程中的前体成核显示大的变化，整个样品，这有助于解释为什么地震预测方法的基础上，仅累积滑动和库仑应力监测往往是无效的。
2014-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-monotonic frictional behavior in the lubricated sliding of soft patterned surfaces
本文通过雷诺润滑方程数值解和微扰理论，研究了软图案化圆柱表面润滑滑动中的摩擦行为，发现摩擦系数随粗糙度增大先升后降、甚至低于光滑表面的非单调现象，并给出不同速度和粗糙度振幅下的标度律，为软机器人和触觉工程中的摩擦建模提供理论基础。
2024-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A constitutive model for simple shear of dense frictional suspensions
离散颗粒模拟被用来研究在粘性液体中的致密的，稳定的，摩擦的颗粒悬浮液的剪切流变学，在任意应力下的稳态剪切流的本构模型的发展。当固体体积分数$ϕ$增加到临界体积分数以上时，这些悬浮液经历越来越强的连续剪切增稠（CST），并且对于$ϕ$的范围观察到不连续剪切增稠（DST）。当在受控应力下研究时，DST行为与作为剪切速率的函数的稳态应力的非单调流动曲线相关联。最近的研究已经将剪切增稠与随着应力的增加从主要润滑接触到主要摩擦接触之间的过渡联系起来。在这项研究中，在广泛的无量纲参数$(ϕ,\tildeσ$和$μ)$，与$\tildeσ = σ/σ_0$的无量纲剪切应力和$μ$的颗粒间摩擦系数的行为进行了模拟：尺寸应力是$σ$，和$σ_0 \propto F_0/ a^2$，其中$F_0$是在接触的排斥力的大小和$a$是颗粒半径。这些数据已被用来填充Wyart和Cates [Phys. Rev. Lett. { \bf 112}，098302（2014）]，其基于对于低应力润滑状态在体积分数$ϕ_{\rm J}^0 = ϕ_{\rm rcp}$（随机紧密堆积）处和对于摩擦状态中的任何非零$μ$在$ϕ_{\rm J} (μ) < ϕ_{\rm J}^0$处的两个粘度偏差或\textquotedblleft干扰\textquotedblright \点的概念;概括提供了法向应力响应以及剪切应力。根…
2017-08-18 cond-mat.soft
Eigenvalue analysis of stress-strain curve of two-dimensional amorphous solids of dispersed frictional grains with finite shear strain
本研究通过Hessian矩阵特征值分析，准确预测了二维摩擦颗粒非晶固体在有限应变下的应力-应变曲线，且发现特征值无应力降前兆。
2023-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation of frictional slip: A yielding or a fracture process?
剪切载荷作用下接触体间摩擦滑动的发生是由局部滑移斑准静态增长而成的。在达到一定的临界尺寸后，这些斑块变得不稳定并继续动态增长，最终导致整个界面的滑动。两种不同的理论已被用来计算这种补丁的成核长度取决于驱动其增长的主导过程。如果只是接触凸体的屈服（大规模屈服），则应用基于线性稳定性分析的应力准则，而如果断裂占主导地位，则应用基于断裂力学和经典成核理论的能量准则。这两种方法都包含重要的基本假设，非常适合描述其中一种情况。然而，两者之间发生的事情并没有被任何一个捕捉到。在这项工作中，我们使用数值模拟来研究什么是主导的基本过程驱动成核不同条件的异质性和什么是成核动力学和摩擦滑动的发病的影响。我们发现，大的摩擦异质性，使从屈服驱动的成核阶段的过渡到一个crossre-driven。这种转变只发生在一定程度的非均匀性之上，并且可以是准静态（稳定）或动态（不稳定），这取决于沿界面的摩擦强度的相关长度以及最强点和最弱点之间的强度差（振幅）。不稳定的转变产生本地化的动态滑移事件，其幅度增加与更高的相关长度和更大的振幅减小。我们的工作揭示了新的光的非均匀性和断裂的摩擦滑移成核的作用，弥合了两个主要的成核理论之间的差距。
2022-09-16 cond-mat.soft physics.geo-ph
Critical-like Features of Stress Response in Frictional Packings
静态，无侧限，超压缩面心立方，颗粒阵列的力学响应进行了研究，使用大规模的，离散元方法模拟。具体而言，由于局部力扰动的应用程序的应力响应-格林函数技术-获得在颗粒填料中产生的几个数量级的颗粒摩擦系数和所施加的压力。我们观察到交叉行为的机械状态下的系统，其特征在于所产生的应力响应的变化性质。各向异性和各向同性的应力响应之间的过渡表现出临界的功能，通过识别的发散长度尺度，区分的空间范围的各向异性区域从那些显示各向同性的行为。一个多维的相图构造参数化的系统，由于不断变化的摩擦和力的扰动的响应。
2015-02-25 cond-mat.soft
Electric-field frictional effects in confined zwitterionic molecules
该研究从理论上探究横向电场对受限两性离子分子双层摩擦的影响，揭示偶极矩重取向引发的不同滑动动力学及结构-性质关系，发现电场可抑制热摩擦增强并实现外载影响方向调控，为电极化可逆控摩擦提供新路径。
2023-06-09 cond-mat.soft
Memory effects in friction: the role of sliding heterogeneities
我们报告的记忆效应涉及硅橡胶和球形玻璃探针之间的接触界面的瞬态摩擦响应时，它是由驱动运动的方向或速度步骤的变化扰动。从测量的界面处的位移场，我们表明，所观察到的记忆效应可以占的非均匀分布的接触界面内的滑动速度。由于这些记忆效应，摩擦力可能不再相对于滑动轨迹对准。此外，粘滑运动与一个纯粹的几何起源也得到了证明。这些意见充分占摩擦模型，考虑到接触区域内的非均匀位移。当摩擦应力的速度依赖性被纳入该模型中时，由速度阶跃引起的瞬态状态也被充分描述。模型和实验之间的良好协议概述了空间非均匀性的记忆效应中涉及的软物质摩擦的作用。
2021-11-26 cond-mat.soft
Friction Boosted by Equilibrium Misalignment of Incommensurate Two-Dimensional Colloid Monolayers
在光晶格中滑动的胶体二维单层作为摩擦系统近年来具有重要意义。在一般情况下，当单层和光晶格是无公度的，我们预测两个重要的新奇，一个在静力平衡结构，另一个在滑动下的摩擦行为。在结构上，现实的模拟表明，胶体层应具有在完全平衡的一个小的错位旋转角相对于光晶格，一个效果，迄今为止未被注意到，但在一些公布的实验莫尔图案可见。在滑动，这种错位的影响，提高了胶体单层摩擦的一个相当大的因素，在假设的对齐的情况下讨论到目前为止。类似起源的摩擦增加通常必须影响其他不相称的吸附单分子层和接触，以寻求个案。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Significance of Elastic Coupling for Stresses and Leakage in Frictional Contacts
研究了法向与面内弹性响应耦合对摩擦接触的影响，发现可压缩性与约束诱导的耦合显著改变最大拉伸应力、摩擦行为及间隙形貌，从而影响材料失效与泄漏，证明其非微小扰动。
2023-10-25 cond-mat.soft
Relaxation of Sliding Friction from a Statistical Model of Aging Contacts
Kyoto University（京都大学）
本文提出一个结合对数老化与幂律接触尺寸分布的最小模型，解析推导出滑动摩擦弛豫函数，揭示中间时间响应随幂律指数呈现平台、对数或幂律衰减，并建立微观接触统计与宏观摩擦弛豫的实验可检验联系。
2026-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The emergence of crack-like behavior of frictional rupture: The origin of stress drops
摩擦破裂的过程，即摩擦系统的失效，在我们周围的技术和自然世界中比比皆是，从吱吱作响的汽车刹车片到沿着地质断层的地震。理解和解释摩擦断裂的一般框架通常涉及到普通裂纹扩展的类比，对从工程摩擦学到物理学的各个学科都有深远的影响。与裂纹类比的一个重要特征是断裂界面的应力承载能力的降低，即在断裂扩展之前很久就实现的外加应力降低到其后面的残余应力。然而，如何以及在什么条件下出现这种有限的、定义明确的应力降，从基本物理学的角度还没有很好的理解。在这里，我们表明，快速破裂的应力降是直接相关的波辐射从摩擦界面周围的机构和远程散装弹性动力学，而不仅仅是接触界面的物理。此外，我们表明，应力降的出现是一个瞬态效应，在有限系统中的波的传播时间和衰减的长程弹性相互作用的影响。最后，我们补充我们的结果与预测缓慢破裂的快速破裂。所有的理论预测支持现有的实验数据和广泛的计算。我们的研究结果阐明了摩擦破裂中应力降的起源，即它们提供了一个全面和基本的理解，为什么，如何以及在多大程度上摩擦破裂可以被视为一个普通的断裂过程。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Active contacts create controllable friction
本研究针对多主动接触点的干滑动摩擦系统，通过控制各接触点速度实现可控的力-速度曲线，得到可调的有效黏度与摩擦系数，甚至近无摩擦滑动，为运动研究与工程表面设计提供新思路。
2025-01-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Anisotropic shrinkage and finite strains in confined frictional contacts
本研究通过实验揭示刚性球-软基底摩擦接触中，剪切诱导的接触面积各向异性收缩源于有限弹性，并受几何受限强烈影响，且需用有限应变理论解释。
2025-09-25 cond-mat.soft
A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials
本文推广了无摩擦颗粒材料流变学的一个新理论[K. Suzuki和H. Hayakawa，Phys. Rev. Lett. 2015，115，098001]的情况下，摩擦盘在两个维度上。采用分子动力学模拟的摩擦接触模型，从广义Green-Kubo公式出发，推导出剪切应力、颗粒温度和自旋温度的差分方程，其中所有项均由微观表达式给出.差分方程的数值解不仅描述了流动曲线，而且再现了剪切应力的滞后，这可以是摩擦盘的不连续剪切增厚的签名。
2017-03-07 cond-mat.soft
Friction through molecular adsorption at the sliding interface of hydrogels: Theory and experiments
本文结合专用旋转实验与分子吸附模型，研究聚二甲基丙烯酰胺水凝胶与改性二氧化硅界面的对数速度依赖摩擦，并提取粘附能与吸附特征时间。
2024-07-10 cond-mat.soft
Spatiotemporal dynamics of frictional systems: The interplay of interfacial friction and bulk elasticity
界面在自然和工程系统中非常丰富，预测它们的行为仍然是科学和技术上的重要挑战。这些挑战的核心在于界面本构关系-宏观摩擦定律-与形成摩擦界面的物体的体弹性之间的内在耦合。在这篇专题论文中，我们讨论了宏观摩擦定律的一般性质，以及它与体弹性的耦合产生丰富的时空摩擦动力学的许多方式。我们首先提出了广泛使用的速率和状态摩擦本构框架，讨论其权力和局限性，并提出了实验数据支持的扩展。然后，我们讨论了体弹性如何耦合不同部分的接口，以及如何的范围和性质的相互作用的影响系统的几何形状。最后，根据界面物理和体物理之间的耦合，我们讨论了空间扩展摩擦系统中的基本现象，包括均匀滑动的稳定性，滑动运动的开始和各种各样的传播摩擦模式（例如破裂前沿，愈合前沿和滑移脉冲）。总体而言，本专题论文中提出和讨论的结果突出了空间扩展摩擦系统中界面和体物理学所起的不可分割的作用。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Stress Propagation in Two Dimensional Frictional Granular Matter
的应力分布和晶粒的重新取向，在一个点的力施加到一个预加载的二维颗粒系统，计算的背景下的连续理论，结合纹理的包装。当高摩擦力阻止颗粒间接触处的滑动时，各向异性填料沿着两个峰传播应力，这两个峰合并成一个单峰，因为填料被无序化成较低的各向异性结构;这个单峰可能比各向同性情况下更宽或更窄，这取决于填料的制备。在较低的摩擦，有效的处理滑动接触产生尖锐的峰值，并最终奇异的极限，应力沿直线传播。最近的实验，以及双曲线模型的方面，根据这些结果进行了讨论。
2002-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Linear Time-Variant Rheological Model for Frictional Aging, Stress Relaxation, and Creep
School of Computing and Data Sciences FLAME University（FLAME大学计算与数据科学学院）
本文提出了一种线性时变流变模型，能够统一描述材料的老化、松弛和蠕变现象，无需引入分布松弛时间或非线性本构定律。
2026-07-22 cond-mat.soft
Torque Hyperuniformity in Frictional Granular Matter - Theory and Experiments
Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Institute of Natural Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学自然科学研究院）；Sino-Europe Complex Science Center, School of Mathematics, North University of China（中意复杂科学中心，中北大学数学系）；Department of Chemical Physics, the Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所化学物理系）
本文研究了摩擦颗粒物质中应力自相关和扭矩波动的超均匀性，通过实验验证了理论预测在二维系统和各向同性负载下的适用性。
2026-03-09 cond-mat.soft
Experimental Confirmation of Hyperuniformity of torque fluctuations in Frictional Matter
本文首次通过实验证实摩擦颗粒堆积中力矩涨落具有超均匀性，并证明d维球体内力矩涨落方差按R^{d-1}增长，为应力自相关按弹性格林函数衰减提供了实验依据。
2025-08-19 cond-mat.soft
'Flow & Jam' of frictional athermal systems under shear stress
我们报告最近的结果分子动力学模拟的摩擦非热颗粒在恒定的体积分数和恒定施加的剪切应力，集中在一系列的控制参数，系统首先流动，但然后堵塞后的时间tjam。随着体积分数的减小，平均干扰时间发散，而其样本波动变得如此之大，以至于干扰时间概率分布P（tjam）变成幂律。我们获得的洞察力的起源，这种现象集中在流动状态，其特征在于存在一个明确的相关性之间的剪切速度和每个颗粒的接触的平均数Z，从而小的速度发生时，Z获得更高的值。
2012-02-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cylinder-flat contact mechanics during sliding
本文用分子动力学方法研究了具有${\rm cos} (q_0 x)$表面高度轮廓的弹性块（柱）在刚性平面基底上以粘附接触方式滑动时的接触力学随滑动速度的变化关系，块上的原子与基底原子通过Lennard-Jones（LJ）势相互作用，我们考虑了公度接触和（近）非公度接触。对于无公度系统，摩擦力在正值和负值之间波动，振幅与滑动速度成比例，但平均值接近于零。对于公度系统，（时间平均）摩擦力要大得多，几乎与速度无关。对于这两种类型的系统的接触区域的宽度是速度无关的，即使当在相称的情况下，摩擦剪应力从零（滑动前）增加到$\approx 0.1 \ {\rm MPa}$在滑动过程中。这种摩擦剪切应力和所用的弹性模量对于在玻璃表面上滑动的聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶是典型的，并且我们得出结论，当增加切向力时，在一些实验中观察到的接触面积的减少一定是由于我们的模型研究中不包括的效应，例如粘弹性或弹性非线性
2020-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
