Spontaneous development of 3-D structure in sheared granular flows
剪切颗粒流体的计算机模拟，建模为非弹性硬球，显示出一个独特的三维不稳定性的迹象。在稳定状态下，使用Lees-Edwards边界条件建立具有剪切速率$a$的线速度分布$v_{x}=ay$。在不稳定区域中，速度剖面需要依赖于边长为$L$的立方盒子中的$v_{x}=ay+sin(2πz/L)$形式的第三维。对线性化的纳维-斯托克斯方程的分析表明了不稳定性的存在，并给出了临界波矢的一个简单表达式，该表达式与模拟结果定量一致，表明不稳定性在低密度下持续存在。
2004-03-22 cond-mat.soft
Localization and instability in sheared granular materials: Role of friction and vibration
剪切带和粘滑不稳定性在剪切颗粒材料中已被长期观察到。然而，它们的微观基础，相互依存关系和不同的负载条件下的可变性还没有得到充分的探讨。在这里，我们使用一个非平衡态热力学模型，剪切转换区理论，研究动态的应变局部化及其连接剪切，干燥，粒状材料的滑动稳定性。我们考虑摩擦和无摩擦颗粒以及声振动的存在和不存在。我们的研究结果表明，在低和中等应变率，持久的剪切带的发展只有在没有振动。在这些速率下，振动倾向于破坏颗粒网络并使滑移去局部化。粘滑现象只发生在摩擦颗粒上，且仅限于剪切带内。在高应变率下，粘滑消失，不同的系统表现出相似的应力-滑移响应。改变振动强度、持续时间或应用时间会改变系统响应，并可能导致长期的流变变化。我们分析这些观察结果之间的可能的过渡率加强和速率减弱的反应之间的竞争促进剪切诱导的膨胀和振动诱导的压实。我们讨论了我们的结果的影响，在断层泥填充带的动态触发，平静和强度演化。
2017-01-14 cond-mat.soft physics.geo-ph
Instability and Spatiotemporal Dynamics of Alternans in Paced Cardiac Tissue
我们推导出一个方程，管理的小幅度交替在起搏心脏组织的时空动态。我们发现，一个图案形成的线性不稳定性导致自发形成的固定或行波的节点划分的组织成区域的动作电位持续时间的振荡相位相反。这种不稳定性是重要的，因为如果组织尺寸超过图案波长的一部分，则其动态地产生用于诱导纤颤的异质电衬底。我们计算这个波长分析作为一个功能的三个基本的长度尺度表征色散和细胞间的电耦合。
2001-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.TO
Undulation Instability of Epithelial Tissues
将上皮细胞作为粘弹性基质附近的不可压缩流体处理，我们发现了一种新的流体动力学不稳定性，导致上皮细胞突起形成基质。这种不稳定性是在体内观察到的上皮指状的候选者。它发生在足够大的粘度、细胞分裂速率和上皮中分裂区域的厚度。我们的工作提供了一个潜在的机制，上皮细胞和间质之间的界面起伏，并可能通过组织发育不良导致癌的侵袭物理洞察。
2011-05-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Universality of shear-banding instability and crystallization in sheared granular fluid
本文利用Navier-Stokes本构模型的几种情况重新讨论了颗粒材料均匀剪切流动的线性稳定性分析，在本构模型中，我们引入了压力和热导率的整体状态方程（其精确到最大堆积密度$ν_{m}$），并且允许剪切粘度在密度$ν_μ$下发散（$< ν_{m}$），所有其他输运系数在$ν_{m}$处发散。它示出的剪切带不稳定性的出现（沿流向方向的扰动没有变化），导致剪切带形成沿梯度方向，关键取决于本构模型的选择。在只考虑碰撞输运机制的稠密本构模型框架下，指出在较低密度或较强粘性散度下，精确的压力或粘性散度全局状态方程（其它输运系数由在$ν_m$处发散的相应Enskog值给出）可引起剪切带不稳定性，即使原始的致密Enskog模型对于这种剪切带不稳定性是稳定的。对于任何本构模型，这种剪切带的不稳定性的发病是绑在一个{ \it通用}标准的本构关系的粘度和压力，剪切颗粒流的发展朝着一个较低的“动态”摩擦的状态，导致剪切诱导带的形成，因为它不能维持增加的动态摩擦与密度增加留在均匀的状态。在许多复杂的流体中，剪切带的形成也是由一个类似的低粘度或低粘性耗散的判据引起的。
2008-11-15 cond-mat.soft
Instability and rupture of sheared viscous liquid nanofilms
该研究数值模拟粘性纳米薄膜，发现热涨落触发破裂但不影响增长率，破裂时间可由线性稳定性分析预测；单向剪切可稳定扰动，但三维中仅变向剪切能抑制破裂。
2023-06-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear instability in skin tissue
我们提出了两个玩具模型来描述，预测和解释皱纹出现在皮肤表面时，它被剪切。与第一个模型，我们占线的最大张力存在于人体皮肤的软组织层进行预拉伸，并为表皮赋予一个层的面与表面张力。对于第二个模型，我们考虑皮肤的各向异性模型，以反映在较软的弹性基质中存在刚性胶原纤维。在这两种情况下，我们发现一个明确的分叉准则，连接的几何和材料参数的临界剪切变形伴随着小的静态皱纹，与衰减的振幅正常的皮肤的自由表面。
2013-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Fluid-Solid Pattern Formation and Strain Localisation via Shear Banding Instability in Model Biological Tissues
Durham University（杜伦大学）
研究通过剪切带不稳定性在生物组织中实现流-固模式形成与应变局部化，揭示不同组织中应变带性质的差异。
2026-03-09 cond-mat.soft
Edge fracture instability in sheared complex fluids: onset criterion and possible mitigation strategy
我们进行了详细的理论研究的边缘断裂不稳定性，这通常不稳定的流体-空气界面在强剪切流动的纠缠聚合物流体，导致不可靠的流变测量。通过直接的非线性模拟，我们绘制出的相图显示的边缘断裂的流体-空气界面的表面张力和施加的剪切速率的平面中的程度，在Giesekus和Johnson-Segalman模型，为不同的值的非线性本构参数，确定的剪切速率的剪切应力和正应力的依赖关系。边缘断裂的发病阈值示出相对稳健的润湿角的变化，其中流体-空气界面满足流动池的硬壁，而非线性动力学强烈依赖于润湿角。我们进行线性稳定性计算，推导出一个精确的解析表达式的边缘断裂的发病，表示在第二个正常的应力差的剪切速率导数，剪切应力的剪切速率导数（有时称为切线粘度），剪切应力的跳跃跨越流体和外部空气之间的界面，该界面的表面张力，和流变仪间隙大小。我们的分析计算和非线性模拟之间的完全协议证明。我们还详细阐明了边缘断裂的机制，并提出了一种新的方式，它可能会减轻在实验实践中。这篇论文中的一些结果在早些时候的一封信中首次公布。本手稿提供了额外的模拟结果，线性稳定性分析的计算细节，以及我们的研究结果的意义和局限性的更详细的讨论。
2019-07-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electroactive differential growth and delayed instability in accelerated healing tissues
本研究构建非线性电弹性模型，探讨电场对组织差异性生长与不稳定性的影响，发现电压刺激与电弹性耦合可促进组织各向同性生长，且中低应变下的应变硬化效应能显著延迟生长不稳定性。
2025-04-29 cond-mat.soft
Stabilization of active tissue deformation by a dynamic signaling gradient
Aix Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT (UMR 7332), Turing Centre for Living Systems（艾克斯马赛大学，土伦大学，法国国家科学研究中心，CPT（UMR 7332），图灵生命系统中心）；University of Geneva（日内瓦大学）
本文研究活性定向组织变形的稳定条件，发现梯度拉伸系统在组织沿梯度伸长时可稳定，梯度收缩系统始终不稳定，还揭示了一种新的附加不稳定性，为稳健变形提供定量标准并解释生物现象。
2025-10-27 cond-mat.soft q-bio.TO
Modeling growing confluent tissues using a lattice Boltzmann method: interface stability and fluctuations
本研究提出一种适用于生长系统的格子玻尔兹曼方法，可高效模拟流体力学尺度的组织生长过程，发现体相驱动生长符合KPZ普适类，边缘增殖时会出现新的流体力学不稳定性，并通过解析理论解释了其耦合机制。
2023-03-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active instability and nonlinear dynamics of cell-cell junctions
主动细胞连接重塑对于组织形态发生是重要的，但其潜在的物理机制尚不清楚。我们研究了一个力学模型，描述了动态有源力偶极子的交界处。它们的不稳定性可以通过临界崩溃触发细胞插入。组织弹性响应的非线性可以通过极限环或能量景观尖端处的结长度的凝聚来稳定塌陷。此外，有源结网络经历集体不稳定性，以驱动有源面内有序化或发展集体振荡的极限环，其在对应于不同网络拓扑结构的能量景观区域上延伸。
2021-10-25 cond-mat.soft
Morphological instabilities of stratified epithelia: a mechanical instability in tumour formation
复层上皮与其支持间质之间的界面通常呈现不规则形状。起伏在发育不良组织中特别明显，并且通常在癌中演变成长的指状突起。在先前的工作（Basan等人，物理修订信函106，158101（2011）），我们证明了由上皮细胞更新引起的恒定流动引起的粘性剪切应力引起的不稳定性可以驱动这种现象。虽然两种组织之间的界面张力以及基质的机械阻力倾向于保持平坦的界面，但是对于足够大的粘度、细胞分裂速率和上皮中分裂区域的厚度，会发生不稳定性。在这里，这项工作的扩展，上皮细胞分裂耦合到局部浓度的营养物质或生长因子从基质扩散。这通过类似于晶体生长的单扩散过程中的Mullins-Sekerka不稳定性的机制增强了不稳定性。此外，我们提出的粘弹性基质的广义情况下的不稳定性。
2013-06-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
How does the extracellular matrix affect the rigidity of an embedded spheroid?
细胞化组织和聚合物网络都可以根据它们的控制参数从松软转变为刚性，然而，这两个系统经常机械地相互作用，这可能会影响它们各自的刚性。为了研究这种相互作用，我们考虑一个顶点模型与界面张力（球体）嵌入在一个弹簧网络在两个维度。我们确定了两个制度与不同的全球球体形状，所造成的压力之间的竞争，在网络中的界面张力和张力。在第一种状态下，组织保持紧凑，而在第二种状态下，空化样的不稳定性导致组织-网络界面处出现间隙。有趣的是，组织的压缩促进流体化，而张力促进细胞排列和硬化，驱动硬化的机制在不稳定性的两侧不同。
2020-06-29 cond-mat.soft q-bio.CB q-bio.TO
Apparent Fracture in Polymeric Fluids under Step Shear
最近的阶跃应变实验，以及缠结的聚合物液体中表现出大量的类似的现象。我们已经研究了这种不稳定性，使用现代版本的Doi-爱德华兹理论的纠缠聚合物，我们发现密切的定量协议的实验。该现象的发生是因为粘弹性液体被剪切成具有弹性本构不稳定性的橡胶态（Marrucci和Grizzuti，1983）。断裂是这种不稳定性的瞬态表现，它依赖于空间不均匀波动的放大。这种机制不同于玻璃材料和致密悬浮液中的断裂。
2013-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bending instabilities of soft tissues
橡胶部件和软组织在“使用中”经常会受到较大的弯曲变形。弯曲块体内表面上的圆周线元在分叉和轴向折痕出现之前可以收缩到某一临界拉伸比λ_cr。对于用于描述橡胶的几个模型，发现λ_cr = 0.56，允许44%的收缩。对于用于描述动脉的模型，令人惊讶的是，发现应变硬化效应促进了不稳定性。例如，用于70岁人的动脉的模型预测λ_cr = 0.73，仅允许27%的收缩。在猪皮上进行的拉伸实验表明，弯曲不稳定性应该发生得更早。
2013-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Wall slip, shear banding, and instability in the flow of a triblock copolymer micellar solution
本文研究了三嵌段共聚物胶束溶液（PEO-PPO-PEOPuronicP 84盐水溶液）在同心圆柱体中的剪切流动。我们专注于两个不同的温度低于和高于转变温度$T_c$，这是以前与应力平台的流动曲线中的幻影。(i)在$T=37.0^\circ$ C $<T_c$，整体流量保持均匀和牛顿样，尽管在转子处测量到显著的壁滑移，其可以与流量曲线中的一个反作用点相关联。(ii)在$T=39.4^\circ$ C $>T_c$下，应力平台对应于固定剪切带状态，其特征在于靠近壁的两个高剪切速率带和非常弱的剪切中心带，以及转子处的大滑移速度。在这两种情况下，流动曲线的高剪切分支的特征在于流动不稳定性。根据最近的理论模型和实验，提出了壁滑移、三能带结构和不稳定性的解释。
2009-03-31 cond-mat.soft
Sheared granular matter & the empirical relations of seismicity
与地震发生和地震动力学有关的摩擦不稳定性被认为主要受断层尺度内破碎岩石的动力学控制。新出现的地震活动的主要特征（例如，间歇性动力学和广泛的时间和/或能量尺度）已经被简单的实验装置所复制，例如，其中涉及颗粒物质顶部的缓慢驱动滑块。然而，这些设置往往是物理上的限制，可能不允许一个确定的具体功能的基本性质，因此，普遍性和一般性的实验观察。在这里，我们解决这个挑战的弹簧滑块实验的数值研究的基础上的二维离散元方法模拟，这使我们能够控制的颗粒物质和滑块的表面的属性，例如。准静态加载后，粘滑型行为出现，这是一个稳定的滑动制度在有限的驱动速率，在协议与实验观察。在阻尼，颗粒间摩擦，颗粒多分散性等大的参数范围内，与前政权相关的类似地震的动力学结果在几个强大的无标度的统计特征也在实验中观察到。乍一看，这些关系与地质尺度上构造地震活动性的主要经验关系非常相似。然而，我们发现，与构造余震相关的相关性是不存在的，这样的Omori-Utsu关系的起源，余震生产力关系，和Båth的关系在模拟中是根本不同的构造地震活动的情况下。我们认为，以前的实验室实验也是如此。
2021-07-23 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent epithelial elasticity governed by interfacial surface mechanics and substrate interaction
本文推导了上皮组织的弹性理论，揭示了界面张力与基底作用主导的弹性失稳及褶皱行为，并解释了经典理论无法说明的厚度调制相位反转现象。
2025-04-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hyperelastic swelling of stiff hydrogels
本文通过流变与摩擦学实验发现模量约10-100 kPa的硬质水凝胶在剪切时发生超弹性膨胀，法向应力随剪切应变二次增长并持续数小时，揭示了硬质水凝胶固有的膨胀特性及其对生物组织再水化的潜在意义。
2024-10-21 cond-mat.soft physics.app-ph
Wrinkling instability in unsupported epithelial sheets
研究无支撑上皮单层的弹性，推导出由顶端-基底表面张力差异驱动起皱的精确理论，揭示组织自主控制表面图案长度尺度的新机制。
2023-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Mechanics of invagination and folding: hybridized instabilities when one soft tissue grows on another
我们通过一个基本模型，该模型由一个软增长的新胡克弹性层粘附到一个深的弹性基板的软分层固体的差异生长引起的折叠。由于层/基板的模量比是从上述统一向零变化，我们发现第一个过渡，从超临界平滑折叠，然后由尖谷直接亚临界尖折叠，然后另一个超临界尖折叠。超过阈值的高振幅折叠间距收敛到约四层厚度的许多模量比。在三维的不稳定性引起了各种各样的形态，包括几乎退化的锯齿形和三重结图案，可以共存时，层和基板具有可比的柔软度。我们的研究统一了这些结果，为生物学中发现的复杂多样的折叠形态提供了理解，包括肠绒毛的Z字形前体，以及哺乳动物皮层中的无序的折叠和三重连接。
2015-08-24 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Morphology of residually-stressed tubular tissues: Beyond the elastic multiplicative decomposition
生物界中出现的许多有趣的形状都是由机械不稳定性的开始形成的。在这项工作中，我们考虑如何建立的残余应力可以导致固体屈曲。在以往的研究中，计算残余应力都需要一个假想的（虚拟的）无应力状态。相比之下，我们使用的模型是简单的，并允许处方的任何残余应力场。我们专门分析了一个弹性管受到二维残余应力，并发现增量皱纹可以出现在其内部或其外部面，取决于最高值的位置的残余环向应力。我们进一步验证了增量理论的预测与有限元模拟，这使我们能够超越这个阈值，并预测产生的折痕的形状，数量和幅度。
2020-09-13 cond-mat.soft
Liquid Surface Wave Band Structure Instabilities
本文研究了两种空间周期剪切理想流体之间的界面不稳定性。表面变形和流体速度的布洛赫波函数分解产生具有相关能带结构的非厄米长期矩阵，该矩阵产生线性振荡和非振荡不稳定性，在布拉格平面附近增强，对应于由会聚或发散表面流确定的周期性。与均匀剪切Kelvin-Helmholtz（KH）不稳定性相反，即使忽略上层流体的动力学效应，不稳定性仍然存在。周期性流动也可以与均匀剪切耦合并抑制标准KH不稳定性。
1997-11-01 cond-mat.soft
Edge fracture in complex fluids
通过线性稳定性分析和直接非线性模拟，对剪切复杂流体中的边缘断裂不稳定性进行了理论研究。我们推导出一个精确的解析表达式的剪切速率导数的流体的第二个正常的应力差，剪切速率导数的剪切应力，剪切应力之间的流体和外部介质（通常是空气），该接口的表面张力，和流变仪的间隙大小之间的界面上的剪切应力的跳跃的发病边缘断裂。我们提供了一个完整的机械理解的边缘断裂不稳定性，仔细验证我们的模拟。这些研究结果，这是强大的流变本构模型的选择，也提出了一个可能的路线，以减轻边缘断裂，可能允许实验实现和准确地测量比迄今为止更强的流量。
2017-07-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inertio-elastic instability in Taylor-Couette °ow of a model wormlike micellar system
在这项工作中，我们使用流动可视化和流变学技术来研究在同心圆柱体之间剪切的蠕虫状胶束溶液模型中二次流的动力学和演化，即，Taylor-Couette（TC）细胞。本文研究的蠕虫状胶束溶液含有十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和水杨酸钠（NaSal）。该系统可以是剪切带和高弹性，非剪切带和中等弹性，或接近牛顿的温度变化范围很窄。弹性对转变和不稳定性的影响通过在宽的弹性范围内（El<< 1、El ~1和El>>1）改变温度来探测。弹性定义为韦森伯格数与雷诺数之比。对于剪切带蠕虫状胶束溶液，其中El>> 1，观察到从基库埃特流到在剪切单元的轴向方向上均匀间隔的静止涡旋的主要转变，并且其特征在于渐近波长。CTAB/NaSal体系剪切带转变起始处的无因次波长远大于其它剪切带蠕虫状胶束体系。对于处于剪切稀化但不显示剪切带的温度的相同流体，El~1，并且对于缓慢的斜坡速度，主要转变是到不同的结构，其不是静止的而是在轴向方向上行进。在低弹性（El<< 1）下，流体表现为接近牛顿流体，记录了从纯方位角Couette流到修改的Taylor涡流和最终混沌状态的几个转变。在剪切带和非剪切带制度的行为进行了讨论，并与相关系统的结果进行了比较。
2017-04-14 cond-mat.soft
Chaos in a melting pot
报道了一种新型的流动不稳定性，出现在相变材料在固-流转变附近的剪切流变流动。就在流动诱导结晶的开始之上，流动中晶体的存在导致朝向振荡流动状态的主要分叉。温度的进一步降低超过这一点导致的体积分数和尺寸的晶体，最终触发一个充分发展的混沌流的增加。通过实验得到了作为变形率和温度函数的完整稳定性图。一个简单的数字玩具模型，与实验观察一致，实验结果的补充表明，主分叉是一个二阶分叉，可以准确地描述由固定的Landau-Ginzburg方程的字段。
2019-12-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anomalous crystalline ordering of particles in a viscoelastic fluid under high shear
本研究使用全浸没平行板几何结构测量粘弹性流体中粒子悬浮液的高剪切行为，发现单分散粒子在中心形成异常结晶层，该固体层能破坏流动不稳定性并引入反映主导速度模式的单频扭矩波动分量。
2023-06-27 cond-mat.soft physics.app-ph
