Shape transition and propulsive force of an elastic rod rotating in a viscous fluid
细杆在粘性液体中的变形是从\textit{Escherichia coli}到精子的细胞运动力学的核心。在这里，我们用实验和理论研究的形状转变的柔性杆在粘性流体中旋转，无论是由恒定的扭矩或以恒定的速度驱动。杆相对于旋转轴线倾斜。在低施加扭矩，杆轻轻弯曲，并产生小的推进力。在临界扭矩下，旋转速度突然增加，并且杆形成具有大得多的推进力的螺旋形状。我们发现理论和实验之间的良好协议。
2007-12-03 cond-mat.soft
Passive control of viscous flow via elastic snap-through
我们展示了被动控制的粘性流在一个渠道中使用的弹性拱嵌入流。取决于流体通量，拱可能会在两种状态之间“突然折断”--收缩和非收缩--这两种状态在水力传导性上的差异高达一个数量级。我们在宏观尺度上使用实验和理论相结合的方法来研究压缩和非压缩状态，并确定在它们之间过渡所需的临界通量。我们表明，这样的设备可以精确地调整用于在一系列应用中，特别是有潜力作为一个被动的微流体熔断器，以防止在刚性壁通道中的过度通量。
2017-10-28 cond-mat.soft
Thermodynamics predicts a stable microdroplet phase in polymer-gel mixtures undergoing elastic phase separation
我们研究的热力学的二元混合物的少数组分的体积分数小于所需的量，以形成一个平坦的界面，并表明，占主导地位的平衡相的混合物的表面张力形成一个单一的宏观液滴。凝胶-聚合物混合物中的弹性相互作用使具有多个液滴的相稳定。使用平均场自由能，我们计算的液滴的大小作为一个函数的界面张力，弗洛里参数，和弹性模量的凝胶。我们的研究结果说明了弹性相互作用的作用，在支配的相行为的生物聚合物进行液-液相分离。
2023-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linear and nonlinear active microrheology of viscous, viscoelastic, and elastic media: A fluid particle dynamics approach
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg（马格德堡奥托·冯·格里克大学）
本研究扩展流体粒子动力学方法至黏弹性和弹性介质，研究主动微流变中探针粒子的线性和非线性响应，发现非线性效应导致粒子漂移，与实验设置相符。
2026-09-23 cond-mat.soft
Shapes of sedimenting soft elastic capsules in a viscous fluid
通过粘性流体驱动的软弹性胶囊经历与它们的运动耦合的形状变形。我们引入一个迭代的解决方案，耦合流体动力学边界积分方法和弹性形状方程，以找到固定的轴对称形状和速度的弹性胶囊在粘性流体中移动在低雷诺数。我们使用这种方法来系统地研究动态的形状转变的胶囊与胡克拉伸和弯曲的能量和球形静止形状的重力或离心力的影响下沉降。我们发现三种类型的可能的轴对称固定形状的沉淀胶囊与固定的体积：一个伪球形的状态，梨形的状态，和屈曲的形状。胶囊形状由两个无量纲参数控制，表征弹性特性的Föppl-von-Kármán数和表征驱动力的Bond数。为了增加重力，球形转变成梨形。对于非常大的弯曲刚度（非常小的Föppl-von-Kármán数），这种过渡是不连续的形状滞后。然而，相应的过渡线终止于临界点，使得不连续过渡不存在于典型的合成胶囊的Föppl-von-Kármán数。在另一个分叉中，随着重力的增加，会出现屈曲的形状。这种类型的不稳定性对于通用合成胶囊应该是可观察到的。所有的形状分叉都可以在沉降胶囊的力-速度关系中得到解决，其中对于相同的驱动力，可以发生多达三种具有不同速度的胶囊形状。所有三种类型的可能的轴对称静止形状是稳定的，相对于在沉积过程中的旋转。
2015-09-08 cond-mat.soft
Dynamical modes of highly elastic loops settling under gravity in a viscous fluid
本研究采用高精度数值方法，探究高弹性环在粘性流体中的重力沉降动力学，发现并表征了新的动力学模式，分析了各模式的特性、共存性及弹重数临界值下的分岔转变。
2024-11-08 cond-mat.soft
Preventing Buckling of Slender Cylindrical Structures by Internal Viscous Flows
弹性结构内的粘性流在固液界面上施加应力。由粘性流产生的应力场可用于对抗由外力产生的应力，因此可用作延迟结构失效开始的工具。为了说明这一概念，我们研究了轴向压缩力作用下弹性圆柱内的粘性流动。得到了临界屈曲载荷与液体入口压力之间近似线性关系的封闭式表达式。数值计算验证了我们的结果。我们讨论了未来的研究方向的流固复合材料，创造流动下的外部应力，产生增强的抵抗结构破坏。
2015-02-10 cond-mat.soft
Interplay between viscosity and elasticity in freely expanding liquid sheets
我们调查的动态自由膨胀的液体片制备的流体具有不同的流变性能，（i）粘性流体的零剪切粘度$η_0$的范围$(1-1000) \, \mathrm{mPa.s}$和（ii）粘弹性麦克斯韦流体的弹性模量，$G_0$，特征松弛时间，$τ$，和零剪切粘度，$η_0=G_0 τ$，可以在几个数量级上进行调整。这些薄片是通过将一滴流体撞击在一个小的圆柱形固体靶上而产生的。对于粘弹性流体，我们表明，当$τ$是短于典型的寿命表（$\sim 10$ ms），该表的动态是类似的牛顿粘性液体具有相等的零剪切粘度。在这种情况下，对于低粘度样品（$η_0 <\sim 30$ mPa.s），片材的最大膨胀$d_{\rm{max}}$与$η_0$无关，而对于更高粘度的样品，$d_{\rm{max}}$随着$η_0$的增加而减小。我们提供了一个简单的模型来解释的依赖性的最大膨胀片的粘度是基于惯性，表面张力和粘性剪切耗散之间的能量平衡的固体目标，并占我们的实验数据。相比之下，当$τ$比片材的典型寿命更长时，性能显著不同。片材膨胀强烈增强相比，具有可比的零剪切粘度的粘性样品，但与裂纹的发生是不均匀的，揭示了粘弹性流体的弹性性质。
2017-01-04 cond-mat.soft
Correlation of the scaling exponent of the diffusivity-density function in viscous liquids with their elastic properties
基本概念和固态点缺陷弹性模型被用来制定粘性液体的扩散率密度标度函数。它被证明在一个简单的方式，描述的扩散率的密度标度的标度指数，与等温体积模量的压力导数。
2010-03-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jittery velocity relaxation of an elastic sphere immersed in a viscous incompressible fluid
本文从线弹性力学方程和线性化的纳维-斯托克斯方程出发，研究了弹性球在粘性不可压缩流体中的速度松弛问题。据发现，平移运动后突然的脉冲和旋转运动后突然扭转显示抖动的行为在长时间的制度，与许多逆转的速度，如果球是足够灵活的。在极端的长时间制度的平移和旋转速度松弛功能的每个衰减与一个通用的代数长时间的尾巴。球的附加质量和附加转动惯量为零。
2014-02-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Proper formulation of viscous dissipation for nonlinear waves in solids
为了模拟固体中的非线性粘性耗散运动，声学物理学家通常在弹性应力张量σ中加入点线性项{E}，即拉格朗日应变张量E的材料时间导数，该应力张量σ是从应变能量密度e=e（trace（E），trace（E^2），trace（E^3））的三阶（有时是四阶）展开得到的。在这里，它表明，这种做法，这已被广泛使用，在过去的三十年左右，是物理错误的，至少有两个原因，它应该得到纠正。一个原因是弹性应力张量σ是不对称的，而点（E）是对称的，使得σ + σ ^T <> 0的运动将引起没有粘性悬挂的弹性应力。另一个原因是点{E}是标架不变的，而σ不是，因此观察者变换会改变总应力的弹性部分，而不是改变耗散部分，从而违反了材料标架无关的基本原理。这些问题可能会对软固体中的非线性剪切波传播产生严重的后果，正如这里所看到的一个几乎不可压缩的软固体中的扭结的例子。
2013-03-07 cond-mat.soft
Tangential Forces Govern the Viscous-Inertial Transition in Dense Frictional Suspensions
本文通过粒子分辨模拟研究稠密摩擦悬浮液的黏性-惯性转变，发现转变在斯托克斯数为10时发生且与堆积分数无关，并揭示切向接触力与润滑力共同导致剪切应力转变慢于颗粒压力。
2025-05-07 cond-mat.soft
Viscous droplet impingement on soft substrates
撞击在软基底上的粘性液滴可以表现出几种不同的行为，包括重复的弹跳、润湿和悬停，即，在撞击后展开和收缩，而不会反弹或润湿。我们实验研究的条件，使这些特性的行为，通过系统地改变基板的弹性，冲击速度和液体粘度。对于每种基底弹性，向润湿的转变被确定为韦伯数We对欧姆索奇数Oh的依赖性，韦伯数We测量液滴的动能相对于其表面能，欧姆索奇数Oh将粘度与惯性和毛细作用进行比较。我们发现，虽然我们在润湿过渡单调下降与哦相对刚性的基板，它表现出一个反直觉的行为，它首先增加，然后逐渐减少较软的基板。我们实验确定的依赖性的最大韦伯数允许非润湿对基板的弹性的影响，并表明，它提供了一个很好的定量测量液体排斥性的广泛的表面，从液体到软表面和不变形的表面。
2022-02-03 cond-mat.soft
Does mesoscopic elasticity control viscous slowing down in glassforming liquids?
本文提出以固有态局部偶极响应定义的介观刚度κ(T)解释玻璃形成液体的黏性减慢，并通过计算机液体检验其与活化能垒的关系及势能面差异。
2021-08-17 cond-mat.soft
Enhanced viscous adhesion using deformable structure
Université de Mons (UMons)（蒙斯大学）；Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
研究弹性薄结构与粘性流体接触并受控回缩时的粘附动力学，发现结构柔性引入强非线性力学响应，显著改变粘附力大小和演化，实现增强且可调的粘附。
2026-06-05 cond-mat.soft
Viscous control of peeling an elastic sheet by bending and pulling
粘性流体在弹性片材下方的传播由剥离前的局部动力学控制，与前体膜上的液滴的毛细管驱动扩散非常相似。在这里，我们确定一个通用的弹性剥离问题的传播规律在不同的限制剥离弯曲和剥离拉，并将我们的研究结果的径向传播的流体泡在一个薄的预湿膜。对于相对于板厚度的小变形的情况，剥离由弯曲驱动，导致径向生长为$t^{7/22}$。实验结果再现的传播行为和弯曲波在前面。对于相对于片材厚度的大变形，泡罩帽的拉伸和随之产生的张力可通过弯曲或通过在前部拉动来驱动剥离，两者均导致径向生长为$t^{3/8}$。在这一制度，详细的预测给出了极好的协议和解释以前的实验测量中的拉伸制度在弹性Hele-Shaw细胞\cite{puzovic-2012}的扩展。
2014-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interplay between optical, viscous and elastic forces on an optically trapped Brownian particle immersed in a viscoelastic fluid
我们提供了一个详细的研究之间的相互作用，出现在布朗运动的一个微米级的球浸没在一个粘弹性流体测量与光阱干涉。为了探索广泛的粘性，弹性和光学力，我们分析了两种不同的粘弹性溶液在不同的浓度，这提供了一个动态的聚合物结构周围的布朗球。我们的实验表明，取决于流体，光学力，即使很小，在低频率下轻微修改的复数模量。根据我们的研究结果，我们提出了一种替代方法来校准这种实验设置时，使用非牛顿流体。理解光学势的影响对于正确解释生物材料和生物物质的基于光学捕获探针的研究所获得的力学性质是至关重要的。
2016-09-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear localisation with 2D Viscous Froth and its relation to the Continuum Model
使用二维粘性泡沫（VF）模型对单分散和多分散（$μ_2(A)=0.13\pm0.002$）二维泡沫样品进行简单剪切模拟。这些模拟清楚地证明了剪切局部化。局部化长度对产品$λV$（剪切速度$V$倍外壁摩擦系数$λ$）的依赖性进行检查，并示出同意定性与其他已发表的实验数据。在低$λV$下发现了广泛的局部化长度，这种效应归因于不同屈服应力和极限应力的存在。一般的连续统模型扩展到包括这样的效果，其参数随后与VF模型的参数相关。的Herschel-Bulkley指数的$a=0.3$示出准确地描述所观察到的行为。对于单分散泡沫样品，发现局部化长度与$λV$无关。
2010-03-03 cond-mat.soft
Floppy swimming: Viscous locomotion of actuated elastica
周期性地驱动粘性液体中的弹性细丝通常会打破珀塞尔扇形定理的约束，从而产生净推进力。这一观察结果提出了一种设计简单游泳装置的方法-我们称之为“弹性游泳者”-其中致动机构嵌入固体中，并且所得游泳者自由移动。本文从理论上研究了弹性游泳的运动学。在讨论了这一现象的基本物理图象和期望的标度关系后，我们解析地导出了小激励振幅极限下的弹性游动速度。重点是两个未知数的问题之间的耦合-即形状的弹性细丝和游泳运动学-这必须同时解决。然后，我们计算所得到的游泳设备的性能，其依赖于几何形状。最佳的驱动频率和身体的形状，推导出的灯丝形状和内部扭矩的讨论。游泳使用多个弹性细丝进行了讨论，并提出了简单的策略，导致直线游泳轨迹。最后，我们比较了弹性游泳和游泳微生物的性能。
2007-05-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dynamics of Ball-Chains and Very Elastic Fibres Settling under Gravity in a Viscous Fluid
我们实验研究的动态的一个和两个球链沉降在重力下在一个非常粘滞的流体在雷诺数远小于单位。我们证明，在大多数情况下，单球链不倾向于平面，经常旋转，不保持在同一水平水平的两端。较短的球链通常形成类似扭曲U的形状，而较长的球链在演化的早期阶段形成类似扭曲W的形状，并且后来非对称地变形并且显著地偏离平面。这种行为是重现在我们的数值模拟一个单一的非常有弹性的细丝，与使用珠模型和多极展开的斯托克斯方程，校正润滑和实施的精确Hydromultipole数值代码。在我们的实验中，两个球链，最初一个在另一个上面，后来移动远离或接近对方，一个更大或更小的初始距离，分别。
2023-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From Action Principle to Stochastic Thermodynamics of Elastic and Viscous Active Matter
European Molecular Biology Laboratory（欧洲分子生物学实验室）；University of Turin（都灵大学）；Heidelberg University（海德堡大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；INFN, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）
该研究从经典最小作用原理和瑞利形式主义推导活性物质的随机热动力学与弹性动力学框架，统一多种软物质描述，推导并模拟了涨落下弹性细胞核的边界驱动变形模型，为相关研究提供了新方法。
2026-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic displacements and viscous flows in wedge-shaped geometries with a straight edge: Green's functions for perpendicular forces
本文求解了楔形几何中直边附近弹性固体位移与黏性流体流动的格林函数，针对垂直力情形补充了平行力解，共同构成通解，适用于胶体、微游泳器及弹性材料致动等场景。
2025-06-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic wrinkling and strengthening of a filament in a viscous fluid
我们研究了弹性细丝浸没在粘性流体中以有限速率压缩的螺旋动力学，并结合了几何非线性、弹性和细长体理论。阻力引起长丝的动态横向增强，导致随时间变粗的皱纹的生长。我们发现了一个新的动力学制度，其特征在于一个时间尺度与非平凡的依赖于加载速率，其中的不稳定性的增长是超指数和波数是加载速率的递增函数。我们发现，这个时间尺度可以被解释为特征的时间，在该时间内的长丝从可延伸的过渡到不可延伸的制度。与我们对移动边界条件的分析相反，Biot在无限快加载极限下的分析导致了与速率无关的指数增长和波长。
2017-06-18 cond-mat.soft
Elastic and viscous properties of nematic dimer CB7CB
我们提出了一套全面的测量光学，介电，抗磁性，弹性和粘性的性质在由液晶二聚体形成的N（N）相。所研究的二聚体，1，7-双-4-（4-氰基联苯）庚烷（CB 7 CB），是由两个刚性棒状氰基联苯链段通过一个灵活的脂肪族链接与七个甲基。CB 7 CB和其他手性二聚体是令人感兴趣的，因为它们倾向于采用弯曲构型并形成具有调制的手性指向矢结构的两种状态，即扭曲弯曲NTB和倾斜螺旋NTB，ChOH，这在非手性二聚体掺杂有手性添加剂并暴露于外部电场或磁场时发生。我们表征的材料参数作为温度的函数在整个温度范围内的N相，包括前过渡区附近的N-NTB和N-各向同性（I）的转变。展曲常数K11是由两个直接和独立的技术，即检测的Frederiks过渡和动态光散射（DLS）的指向矢波动幅度的测量确定。用动态光散射法测定了弯曲常数K33和扭转常数K22。K_（33）是三个常数中最小的，在N-I和N-NTB前过渡区都表现出很强的非单调的温度依赖性，斜率为负。测量的比率K11/K22在整个低温范围内大于2。在N相中与张开，扭曲和弯曲波动相关的取向粘度与由棒状分子形成的向列相的取向粘度相当。所有这三种都表现出强烈的温度依赖性，在N-NTB转变附近急剧增加。
2017-09-22 cond-mat.soft
Elastic displacements and viscous hydrodynamic flows in wedge-shaped geometries with a straight edge: Green's functions for parallel forces
The Open University（开放大学）；Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg（马格德堡奥托·冯·格里克大学）
本文推导了楔形几何中线性弹性材料和低雷诺数粘性流体的格林函数，用于描述平行于边缘方向的力作用下的弹性位移和流体流动。
2025-08-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Asymptotic regimes in elastohydrodynamic and stochastic leveling on a viscous film
在粘性流体中，弹性薄板在固体基底附近变形是与生物学、物理学和工程学中的各种动力学过程相关的情况。在这里，我们研究的松弛动力学的弹性板休息的薄粘性薄膜，支持由固体基板。通过结合尺度分析，数值模拟和实验，我们确定渐近制度的弹流调平的表面扰动的形式的凸块，当流动是由弹性弯曲的板或热波动。在这两种情况下，当凸块高度比预润湿粘性膜的厚度大得多或小得多时，识别出两种不同的状态。我们的分析揭示了一个明显的交叉之间的相似性指数的比值的扰动高度的膜的高度。
2019-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A plausible interpretation of the density scaling of the diffusivity in viscous liquids
基本的热力学概念和早期的弹性固态点缺陷模型，制定一个分析二阶多项式函数描述的密度缩放的扩散系数在粘性液体。标度指数相关，在本方法中的近似，与等温体积模量的压力导数。我们的研究结果与计算机模拟结果进行了比较。
2010-07-27 cond-mat.soft
Dynamics of elastic dumbbells sedimenting in a viscous fluid: oscillations and hydrodynamic repulsion
采用点-颗粒模型研究了低雷诺数粘性流体中两个相同弹性哑铃在重力作用下的相互作用。一个基准的初始配置的演变进行了研究，其中哑铃是垂直的，他们的中心是水平对齐。刚性哑铃和成对的单独的珠子从相同的位置开始周期性地翻滚，同时稳定下来。我们发现，弹性（打破时间反演对称的运动）显着影响系统的动态。考虑到弹性力总是比重力小得多，这是值得注意的。我们观察到弹性哑铃的振荡运动，其翻滚并非周期性地改变其长度。与弹性常数的值无关，哑铃之间出现水平的流体动力学排斥-它们的质心水平地彼此远离。对于中等值的弹性常数k的移位是快速的，并且当k趋于零或无穷大时，移位减慢;在这些极限情况下，我们恢复文献中报道的周期性动态。对于中等值的弹性常数，和不同的初始配置，我们观察到存在一个普遍的时间依赖的解决方案，该系统收敛后的初始松弛阶段。质心系中的翻滚时间和轨迹宽度随时间增加。除了它的基本意义之外，这里提出的基准解对于理解具有大量弹性粒子的系统的一般特征是重要的，在规则和随机配置下。
2014-11-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal wrinkling dynamics of a sheet on viscous liquid
Université de Mons（蒙斯大学）；University of Oxford（牛津大学）；École Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院）；ESPCI Paris（巴黎高等物理化工学院）；Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）
研究薄弹性板在粘性液体上受压时的褶皱动态，揭示变形速度对波长选择和粗化的影响，并建立理论模型解释动态情况下的波长选择机制。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unified description of viscous, viscoelastic, or elastic thin active films on substrates
本文通过粗粒化基于智能体的微观模型，建立覆盖粘性、粘弹性与弹性活性材料的统一连续介质框架，用于研究基底上薄活性膜的集体迁移转变，揭示弹性增强如何抑制持续定向运动并诱发旋转，为生物膜等复杂系统演化研究提供统一工具。
2025-07-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Twirling and Whirling: Viscous Dynamics of Rotating Elastica
基于细胞生物物理学中的各种现象，包括细菌鞭毛运动和DNA转录与复制，我们研究了具有扭转和弯曲弹性的旋转强迫细丝的过阻尼非线性动力学。扭转注入，扭转扩散和扭曲不稳定性之间的竞争描述了一种新的对耦合偏微分方程的扭曲和弯曲的演变。分析和数值方法阐明了扭曲/弯曲耦合，并揭示了两个动力学制度分开的霍普夫分叉：（i）扩散为主的轴向旋转，或旋转，和（ii）稳态曲轴运动，或旋转。这些现象的后果为自推进的调查，并提出实验测试。
1999-12-20 cond-mat.soft nlin.PS patt-sol
Flexible filament in time-periodic viscous flow: shape chaos and period three
我们研究了一个单一的，自由浮动，不可伸展，弹性细丝在线性剪切流：$\mathbf{U}_{0}(x,y) = \dotγ y \hat{x}$。在我们的模型中：弹性能仅取决于弯曲;应变率$\dotγ = S \sin(ωt)$是时间的周期函数$t$ ;并且细丝和流动之间的相互作用近似为局部各向同性拖曳力。基于灯丝的形状，我们发现五个不同的动力学阶段：直，屈曲，周期性（周期2，周期3，周期4等），混沌，和一个混沌瞬态。在混沌阶段，我们表明，角的迭代映射，其中的端到端的长丝向量与切线的一端，有周期3的解决方案，因此它是混沌的。此外，在混沌相的流动是一个有效的混合器。
2022-10-10 cond-mat.soft
Elastically Cooperative Activated Barrier Hopping Theory of Relaxation in Viscous Fluids. I. General Formulation and Application to Hard Sphere Fluids
我们推广了单粒子跳跃的力级非线性朗之万方程理论，使之包括与液体长程弹性形变有关的集体效应。激活的α弛豫事件是一个混合的空间字符，涉及两个不同的，但相互关联的，本地和集体的障碍。在低于堵塞的体积分数或高于零开尔文的温度下没有分歧。首先开发和实施的硬球流体的背景下，分析和数值的想法。在一个中间的体积分数的交叉制度，当地的笼过程是占主导地位的方式与一个明显的Arabius行为一致。超Arrhenius集体障碍是更强烈地依赖于体积分数，占主导地位的高粘性制度，并很好地描述了一个非奇异的法律低于干扰。集体势垒的增加取决于热密度波动的幅度、剪切模量或瞬态局部化长度以及不断增长的微观跳跃长度。α弛豫时间的计算与最近的实验和模拟致密流体和悬浮液的硬球。与弹性模型和熵危机的思想理论的比较进行了探讨。本文的工作为建立一个准普适的、无拟合参数的热分子液体弛豫理论奠定了基础。
2014-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Viscous Dissipation Governs Bubble Morphology and Failure in Soft Matter
Indian Institute of Science, Bangalore（印度科学研究所）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度技术学院古瓦哈提分校）
本研究通过实验、修正瑞利-普莱塞特模型和有限元模拟，揭示黏性耗散抑制气泡形状不稳定性并延迟对称性破缺，从而稳定气泡形态并影响软材料失效，为组织损伤和超声治疗提供新见解。
2026-09-24 cond-mat.soft physics.app-ph
Forced motion of a cylinder within a liquid-filled elastic tube
本文分析了弹性充液管内刚性圆柱受迫轴向运动所产生的粘性流动和弹性形变。所检查的配置与将细长器械插入充满液体的生物血管中的各种微创医疗手术相关，例如经皮血运重建术、介入放射学、内窥镜检查和导管插入术。通过应用润滑近似，薄壳弹性模型，以及缩放分析和定期和奇异的渐近方案，该问题被检查为小和大的变形限制（相对于缸和管之间的间隙）。在大变形的极限，强制插入的气缸被证明涉及三个不同的制度和时间尺度：（i）初始剪切占主导地位的制度，（ii）中间制度的主导流体压力和传播粘性剥离前，（iii）后期准稳态流制度的完全剥离管。一个统一的解决方案，为所有制度的突然施加恒定的力，显示初始减速，然后加速度的插入气缸。对于从管中强制抽出圆柱体的情况，负表压减小圆柱体和管之间的间隙，增加粘性阻力或由于管和圆柱体的接触而产生摩擦。匹配的渐近方案被用来计算近接触和接触极限的动力学。我们发现，圆柱退出管在有限的时间足够小或大的力量。然而，对于中等范围的力，径向接触产生圆筒在管内的稳定锁定。
2019-05-13 cond-mat.soft
Investigating the relation between elastic and relaxation properties of dry, frictional granular media during shear deformation
本研究通过离散元模拟揭示干摩擦颗粒介质在剪切变形中弹性刚度持续存在且部分退化，应力弛豫呈压缩指数，并指出其流变行为存在依赖损伤的粘弹塑性向粘性转变的复杂机制。
2025-02-24 cond-mat.soft
Finite amplitude inhomogeneous waves in Mooney-Rivlin viscoelastic solids
新的精确解展示有限粘弹性的框架内。更确切地说，解决方案对应于有限振幅，横向，线性极化，非均匀运动叠加在一个有限的均匀的静态变形。粘弹性体由Mooney-Rivlin粘弹性固体组成，其本构方程由弹性部分（Mooney-Rivlin超弹性模型）和粘性部分（牛顿粘性流体模型）之和组成。分析表明，结果与纯弹性情况下的结果相似;除其他外，常相位平面和常振幅平面的法线必须与B椭球正交共轭，其中B是与初始大静态变形相关的左柯西-格林应变张量。然而，当本构方程是专门的情况下，一个新胡克粘弹性固体或牛顿粘性流体的情况下，更大的各种解决方案出现，没有对应的纯弹性的情况下。这些解包括行波非均匀有限振幅阻尼波和阻尼驻波。
2013-04-24 cond-mat.soft
Morphological transitions of elastic filaments in shear flow
粘性流中弹性细丝的形态动力学、不稳定性和转变是从鞭毛推进到细胞内流动的大量生物物理过程的基础，也是解读许多复杂流体和软材料流变行为的关键。在这里，我们结合实验和计算建模来阐明在一个简单的剪切流的弹性布朗细丝的动力学制度和形态转变。肌动蛋白丝作为一个实验模型系统和它们的构象进行了研究，通过荧光显微镜在微流控通道。模拟匹配的实验条件下，也进行了使用不可扩展的欧拉-伯努利梁理论和非本地细长体流体动力学的存在下的热波动，并同意定量与观测。我们证明，在这个系统中的长丝动力学主要是由一个无量纲的弹性-粘性数比较粘性阻力弹性弯曲力，热波动只起次要作用。而短的和刚性的长丝执行准周期翻滚运动，屈曲不稳定性以上的临界流动强度出现。第二个过渡到强烈变形的形状发生在一个更大的值的弹性粘性数，其特征在于出现局部高曲率弯曲，传播沿长丝在明显的“蛇形”运动。一个理论模型，迄今尚未探索的蛇形发病准确地预测过渡，并解释了观察到的动态。对于第一次，我们提出了一个完整的表征的长丝形态和过渡的弹性粘性数和缩放的持久性长度的函数，并表现出良好的理论，实验和模拟之间的协议。
2018-11-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscous forces and bulk viscoelasticity near jamming
当用机械方法探测软的、粘性的、非布朗球的弱堵塞填料时，它们会产生弹性和粘性效应的复杂混合物。虽然这些效应中的许多都被理解为粒子相互作用的特定近似模型，但文献中有许多提出的力定律，特别是对于粘性相互作用。我们数值测量复杂的剪切模量$G^*$堵塞填料的各种粘性力的法律，阻尼对接触颗粒之间的相对速度或颗粒和连续的流体相。我们发现一个令人惊讶的灵敏度依赖$G^*$的粘性力法：系统可能会或可能不会显示动态临界缩放，和指数描述如何$G^*$规模与频率可以改变。我们发现，这种敏感性是密切相关的方式，其中粘性阻尼耦合到软碟状，非仿射运动，这是突出的附近的干扰。
2018-04-13 cond-mat.soft
Fluid transport by active elastic membranes
随着时间的推移而变形的柔性膜可以在粘性流体中自推进。或者，如果膜被锚定，其变形将导致流体输送。过去在这方面的工作集中在膜的变形运动学的规定的情况下。在这里，我们考虑的模型中，膜的变形是没有规定的，而是膜内部被迫。随时间变化的膜形状和由此产生的流体运动都是由规定的内部主动应力、内部被动阻力和外部粘性应力之间的平衡引起的。我们介绍了两个具体的模型，这样的主动内部强迫：一个是主动弯矩的分布是规定的，和一个主动夹杂物施加法向应力的膜通过泵送流体通过it.In每一种情况下，我们渐近计算膜的形状和流体输运速度为小强迫振幅，并恢复我们的结果使用缩放分析。
2013-02-10 cond-mat.soft
A numerical method for inextensible elastic filaments in viscous fluids
鞭毛的变形在单鞭毛和多鞭毛细菌的运动中是重要的。现有的数值方法将鞭毛视为具有大的拉伸模量的可延伸细丝，导致刚性数值问题和长的模拟时间。然而，鞭毛几乎是不可扩展的，所以为了避免大的延伸刚度，我们引入不可扩展的弹性杆模型与流体力学处理的表面分布的正则化Stokeslet。我们基准这个新的模型对先前描述的模型的可扩展的弹性杆与流体力学处理的中心线分布的正则化Stokeslet和rotlet，以及表面分布的正则化Stokeslet。我们比较的不可扩展的模型与可扩展的模型的准确性和说明的拉伸/弯曲刚度（这取决于长丝的直径）的比例的不可扩展的模型是准确的，更有效的。我们表明，我们的不可扩展的方法可以显着更有效地比许多生物细丝的可扩展模型。我们还比较了Stokeslets和rotlets的中心线分布的准确性，更准确的表面分布的Stokeslets建模细丝的流体-结构相互作用。
2020-03-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dynamics of filaments and membranes in a viscous fluid
受溶液中生物聚合物和膜的运动的启发，本文提出了粘性流体中曲线和曲面的运动方程的公式。我们专注于几何方面和简单的变分方法计算内部应力和力，我们推导出完整的非线性运动方程。在膜的情况下，我们特别注意制定的流体力学方程的弯曲，变形表面。通过两个简单的例子来说明该方法：（1）在粘性流体中旋转的直弹性杆的旋转不稳定性，（2）管状脂质体或聚合物囊泡的珠状和屈曲不稳定性。
2009-12-08 cond-mat.soft
Designing optimal elastic filaments for viscous propulsion
本文通过泛函优化和伴随变分法推导出弹性细丝沿长度方向的最优弯曲刚度分布，以最大化粘性推进力，发现最优设计为基部硬、远端软，为人工微游泳器设计提供理论指导。
2025-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Plateau-Rayleigh instability of a viscous film on a soft fiber
该研究针对带软弹性涂层的刚性纤维上粘性薄膜的Plateau-Rayleigh不稳定性，建立软润滑模型开展线性稳定性分析，揭示了涂层柔顺性与厚度对不稳定性增长率的相反调控作用。
2023-12-19 cond-mat.soft physics.class-ph
Phase field model for viscous inclusions in anisotropic networks
本文提出结合 Cahn-Hilliard 与 Landau-de Gennes 液晶理论的相场模型，通过向列序参量和立方向列梯度刻画肌动蛋白网络的纤维特征与弹性各向异性，揭示了脂质域生长标度从 t^{1/3} 降至 t^α(α<1/4) 的弹性抑制机制。
2025-07-04 cond-mat.soft
Propulsion by stiff elastic filaments in viscous fluids
在自然界的微观世界中，在粘性流体中运动的柔性细丝是普遍存在的。例如，细菌和精子的游动以及器官水平的重要生理功能，如纤毛诱导的肺中粘液运动，或单个细胞水平的活动，如肌动蛋白丝或微管，都使用在粘性流体中移动的柔性丝。作为流体-结构相互作用的结果，在这种移动的柔性细丝的动力学中可能出现各种非线性现象。在本文中，我们推导出所需的数学工具，研究被动驱动推进的渐近极限刚性细丝。在刚性极限中的运动导致流体动力学载荷，其使灯丝变形并影响灯丝推进。我们首先推导出一般的数学公式，然后将其应用到螺旋丝的情况下，相关的游泳的鞭毛细菌和人工，磁驱动电机的运输的情况。我们发现，作为灵活性的结果，螺旋丝是拉伸或压缩（符合以前的研究），其轴也弯曲，一个新的结果，我们解释物理。然后，我们探索和解释的扰动推进速度的依赖性，由于变形的相关无量纲的动力学和几何参数。
2019-04-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Elastic Models for the Non-Arrhenius Relaxation Time of Glass-Forming Liquids
本文首先回顾了粘性液体的现象学和用于解释非阿耳修斯平均弛豫时间的标准模型。然后，焦点转向所谓的弹性模型，认为这些模型在爱因斯坦近似下都是等效的（其中，短时弹性性质都由一个有效的、依赖于温度的力常数决定）。最后，我们讨论了弹性模型和凝聚态物理的两个公认的研究领域：晶体中的点缺陷和固态扩散之间的联系。
2006-01-13 cond-mat.soft
Sticking without contact: Elastohydrodynamic adhesion
该研究针对软固体湿粘附缺乏等效理论框架的问题，通过理论分析球体与弹性基底分离的粘性粘附，发现无接触粘附现象及两种相似解，补充了湿粘附理论，对相关应用有参考价值。
2024-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastically Cooperative Activated Barrier Hopping Theory of Relaxation in Viscous Fluids. II. Thermal Liquids
基于弹性集体非线性朗之万方程理论的硬球在前面的文件I，我们提出并实现了一个准通用的理论的基础上映射到一个有效的硬球流体通过无量纲压缩性的热液体的α松弛。其结果是零可调参数理论，可以定量地解决在一个统一的方式超过14个或更多的几十年的α弛豫时间。该理论在零开尔文以上没有奇点，并且在平衡低温极限中的弛豫被预测为大致的Arrhenius形式。两个障碍（本地笼和远程集体弹性）的描述结果在一个丰富的动态行为，包括明显的Arrhenius，窄交叉和深过冷制度，和多个特征或交叉时间和温度的明确的物理意义。应用该理论的非极性分子，醇，稀有气体和液体金属进行。总的来说，与实验的协议是相当好的α时间，平台剪切模量和玻色子样峰频率的范德华液体的温度依赖性，虽然不那么氢键分子。该理论预测多个增长的长度尺度冷却后，这反映了耦合的本地跳跃和合作的弹性物理的不同方面。计算的激活体积的增长与冷却，这是相关的动态协同性的措施，同意定量与实验。与弹性，熵危机，动态促进和其他方法进行比较，并建立了一个基本的基础上，交叉温度的自动提取。目前的工作为解决聚合物熔体中独特的玻璃化现象和强约束下的各种液体奠定了基础。
2014-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Revealing the Mechanism of the Viscous-to-Elastic Crossover in Liquids
在这项工作中，我们报告的非弹性X射线散射实验结合分子动力学模拟深超临界Ar。所提出的结果揭示了液体物质中的声传播的机制和制度，并提供了令人信服的证据绝热到等温的纵向声传播转变。我们引入了一个预测低频横向声传播间隙的哈密顿量，这是由实验结果和分子动力学计算证实。因此，建立了一个通用的链接之间的正的声音色散（PSD）现象和横向声传播的起源揭示了液体中的粘弹性交叉。PSD和横向声子激发的演变与理论预测一致。两者都可以被认为是液体的动态响应的通用指纹，这也是在超临界相的子域中可观察到的。这两种效应在高温下同时消失是弗伦克尔线的表现。我们期望这些发现将推进目前对极端热力学条件下流体的理解。
2015-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Obstacle-induced lateral dispersion and nontrivial trapping of flexible fibers settling in a viscous fluid
柔性纤维在结构化流体环境中的运动在自然界和工业应用中是普遍存在的。大多数情况下，它们的动力学是由内部弹性应力、接触力和与壁和障碍物的流体动力学相互作用之间的复杂相互作用引起的。通过数值模拟、实验和分析预测，我们研究了柔性纤维在含有任意形状障碍物的粘性流体中的沉降动力学。我们确定和表征两种类型的事件：诱捕和滑翔，我们详细的机制在发挥作用。我们观察到非平凡的陷阱构象尖锐的障碍物，弹性，重力和摩擦之间的微妙平衡的结果。在滑动的情况下，柔性纤维在沿着障碍物滑动后重新定向并侧向漂移。随后的横向位移与纤维长度相比是大的，并且强烈地取决于其机械和几何特性。我们展示了如何利用这些效应提出一种新的策略，根据颗粒的大小和/或弹性对颗粒进行排序。这种方法的主要优点是易于实现和完全被动，因为不需要能量。
2022-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Neo-Hookean fiber composites undergoing finite out-of-plane shear deformations
研究了一种新胡克纤维复合材料在有限平面外剪切变形下的响应。为此，一个显式的封闭形式的解决方案的平面外剪切响应的圆柱形复合材料元件的介绍。我们发现，整体响应的圆柱形复合材料的元素，其特征在于由一个虚构的均匀neo-Hookean材料。因此，该宏观响应与复合材料圆柱体组合的响应相同。复合材料圆柱体组合的有效剪切模量的表达式与小变形弹性极限中的相应表达式相同，因此也与平面外剪切模量的Hashin-Shtrikman界限的表达式相同。
2005-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Odd elastohydrodynamics: non-reciprocal living material in a viscous fluid
本研究通过扩展奇弹性至非线性区域，提出低雷诺数流体中活性弹性材料游泳动力学的一般框架，并基于模型与生物实验数据证明非局域非互惠描述的广泛适用性，为活性与生命物质物理学提供统一框架。
2023-08-28 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Measuring the viscous and elastic properties of single cells using video particle tracking microrheology
我们提出了一个简单的和\emph{non-invasive}实验程序来测量细胞的线性粘弹性被动视频粒子跟踪微流变学。为了做到这一点，一个广义的朗之万方程是通过与时间相关的热波动的珠，化学结合到细胞的\emph{exterior}，与频率相关的粘弹性模量的细胞。结果表明，这些模量与细胞的细胞骨架结构，这在这项工作中是通过改变溶液渗透压从等到低渗条件。在高频率下，粘弹性模量频率依赖性的变化，从$\propto ω^{3/4}$发现在等渗溶液中的$\propto ω^{1/2}$在低渗溶液中，第一种情况是典型的弯曲模式在各向同性\textit{in vitro}重建F-肌动蛋白网络，第二个可能表明，重组的细胞骨架的行为作为一个凝胶与“\textit{dangling branches}“。从这种形式的流变学分析中获得的见解可以证明是对解决细胞生理学和病理学的研究的有价值的补充。
2011-11-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
