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
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
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
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
Athermal Nonlinear Elastic Constants of Amorphous Solids
我们推导出最低的非线性弹性常数的非晶态固体在无热条件下（三阶），在组成粒子之间的相互作用势的表达式。当非晶态固体在无热极限下发生塑性流动或断裂等不稳定性时，这些常数的影响不可忽视;在这种情况下，弹性响应极大地增加，使系统远远超出线性范围。我们证明了现有的热非线性弹性常数理论在零温极限下收敛于我们的表达式。我们通过讨论两个例子来激发计算，其中这些非线性弹性常数在非晶态固体的弹塑性中起着至关重要的作用。第一个例子是塑性诱导的记忆，这是典型的非晶态固体（引起鲍辛格效应）。第二个例子是如何从非线性弹性常数的知识来预测下一个塑性事件。利用本文的结果，我们推导出一个简单的微分方程的最低特征值的Hessian矩阵在外部应变附近的机械不稳定性，这个方程预测的特征值如何消失的机械不稳定性和应变的值发生。
2010-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
The Plastic Response of Magnetoelastic Amorphous Solids
研究了磁致弹性非晶态固体在机械应变和磁场作用下的塑性响应。众所周知，非磁性非晶态固体在外应变$γ$下的塑性由余维1鞍结分叉主导，其中Hessian矩阵的本征值在$γ$处消失，如$\sqrt{γ_P-γ}$。这种平方根奇异性决定了弹塑性的统计物理，特别是在热-准静态条件下的应力-应变曲线。在这封信中，我们将讨论磁性非晶态固体中丰富得多的物理现象。首先，磁性非晶态固体在外加应变和外加磁场作用下表现出余维2塑性不稳定性。其次，相图预示着一系列丰富的新效应，这些效应几乎没有被研究过;这为磁塑性材料开辟了一个新颖而极其丰富的研究计划。
2012-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Different universality classes at the yielding transition of amorphous systems
本文用细观弹塑性模型研究了二维非晶系统在剪切作用下的屈服转变。该模型结合了一个完整的（张量）描述系统中的弹性相互作用，和结构recommodations的可能性，负责塑性行为。可能的结构recommodations编码的形式，一个“塑性障碍”的潜力，这是独立地选择在每个位置的样品，以考虑当地的异质性。我们观察到，应力必须超过临界值$σ_c$，以使系统屈服。此外，当该系统产生一个流动曲线的应力$σ$和应变率$\dotγ$的形式$\dotγ\sim(σ-σ_c)^β$获得。值得注意的是，我们观察到$β$的值取决于可塑性障碍潜力的一些细节。对于光滑势，获得$β\simeq 2.0$的值，而对于作为光滑段的级联获得的势，在模拟中观察到值$β\simeq 1.5$。这表明临界行为对塑性行为细节的依赖性，这在以前没有被指出。此外，通过整合出非必要的，谐波自由度，我们得到一个简化的标量版本的模型，代表了一个相互作用的普朗特-汤姆林森粒子的集合。这种相互作用的平均场处理再现的差异$β$指数为两类的塑性障碍的潜力，并提供值的$β$，比较有利的与那些在充分的模拟。
2017-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Plastic response of a 2D amorphous solid to quasi-static shear : I - Transverse particle diffusion and phenomenology of dissipative events
我们进行了广泛的模拟的二维LJ玻璃进行准静态剪切变形在T=0。我们分析了非仿射位移的分布在塑性，不可逆事件，弹性，可逆运动的贡献。由此，我们提取有关塑性事件之间的相关性和弹性非仿射噪声的信息。此外，我们发现，非仿射运动本质上是扩散的，具有明显的大小依赖的扩散常数。这些结果，补充密切检查的非仿射切线位移场的演变模式，导致我们提出一个现象学的塑性在这种无定形介质。它可以用小的、随机定位的剪切转变区的弹性加载和不可逆翻转来表示，这些剪切转变区通过它们的四极场弹性耦合。
2007-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Avalanches, loading and finite size effects in 2D amorphous plasticity: results from a finite element model
晶体塑性与位错力学密切相关，目前已得到较好的理解。另一方面，非晶材料中的塑性形变的概念和物理模型-其中线性晶格缺陷的概念不适用-仍然落后。我们介绍了一个基于特征应变的有限元晶格模型模拟剪切带的形成和应变雪崩。我们的模型使我们能够研究表面和有限尺寸效应对雪崩统计的影响。我们发现，即使在相对复杂的加载条件和开放边界条件下，描述雪崩统计的临界指数是不变的，这验证了使用更简单的标量晶格模型来研究这些现象。
2015-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Approach to Plasticity and Yield in Amorphous Solids
我们专注于概率分布函数（pdf）$P(Δγ; γ)$其中$Δγ$是{ \em测量}的非热应变非晶态固体中的塑性事件之间的应变间隔，和$γ$措施的累积应变。该分布的尾部为$Δγ\to 0$（在热力学极限下），其标度类似于$Δγ^η$。指数$η$通过缩放关系与海森矩阵$P(λ)$的{ \em塑性模式}的特征值的pdf的尾部相关，其缩放像$λ^θ$，$η=(θ-1)/2$。$η$或$θ$的数值可以很容易地确定在无应变的材料和塑性流动的屈服状态。当$γ$增加时，在确定这些状态之间的这些指数时需要特别小心。确定pdf $P(Δγ; γ)$的$γ$依赖性可以对塑性和屈服提供重要的启示。我们的结论是$Δγ$和$λ$的PDF的$γ$不连续的功能。在缓慢淬火的非晶态固体中，它们经历两个不连续的转变，首先在$γ=0^+$，然后在屈服点$γ=γ_{_{\rm Y}}$到塑性流动。在快速淬火的非晶态固体中，由于屈服前不存在应力峰，第二次转变被模糊。这些转变的性质和缩放关系与系统的大小依赖的$\langle Δγ\rangle$进行了讨论。
2015-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Topological defects govern plasticity and shear band formation in two-dimensional amorphous solids
本文利用二维非晶颗粒堆积的纯剪切实验，证明位移场中的拓扑缺陷是塑性载体，可预测塑性起始与整体力学响应，并揭示其局域化和协同排列驱动宏观剪切带形成，从而建立连接拓扑、短程序与力学响应的统一框架。
2025-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft 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
Plastic Response of a 2D Amorphous Solid to Quasi-Static Shear : II - Dynamical Noise and Avalanches in a Mean Field Model
本文根据在前一篇论文[A]中导出的耗散现象学，建立了一个非晶态固体塑性的最小平均场模型。勒梅特角Caroli，arXiv：0705.0823]从广泛的分子模拟。它减少到一个合奏的动力学相同的剪切转换区通过动态噪声相互作用，由于长距离的弹性场引起的区域翻转本身。我们发现，这些成分足以产生翻转雪崩与幂律缩放系统的大小，类似于分子模拟中观察到的。我们进一步表明，雪崩的标度特性敏感地依赖于噪声谱的详细形状。这指出了在这些系统中开发一个现实的粗粒度的弹性描述的重要性。
2007-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Long-range angular correlations of particle displacements at a plastic-to-elastic transition in jammed amorphous solids
通过二维数值膨胀模拟，发现堵塞无定形固体在减压熔化时存在两步力学转变：粒子位移的长程径向和角关联分别起始于堵塞转变和塑性-弹性转变，后者在三维中同样存在。
2025-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yielding and plasticity in amorphous solids
本文从统计力学视角综述了非晶态固体在小变形、屈服转变及堵塞转变附近的力学行为，并拓展到致密生物与活性材料流变学研究。
2024-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of annealed disorder on the plasticity of amorphous solids
本文在可移动重杂质非晶固体模型中研究退火无序，发现增大杂质质量可提高剪切模量与屈服应力、抑制剪切带，并在临界质量后使塑性事件完全局域化。
2024-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Physics of Elasto-Plastic Steady States in Amorphous Solids: Finite Temperatures and Strain Rates
研究了有限温度$T$和有限应变速率$\dotγ$对由$N$颗粒组成的非晶态固体塑性形变统计物理的影响。我们认识到三种统计性质不同的温度制度。在第一种状态下，温度非常低，即$T<T_{\rm cross}(N)$，并且应变是准静态的。在这个制度的弹塑性稳定状态表现出高度相关的塑性事件，其统计特征是异常指数。在第二个政权$T_{\rm cross}(N)<T<T_{\rm max}(\dotγ)$的系统尺寸依赖的应力波动变得正常，但方差取决于应变率。交叉的物理机制是不同的增加温度和增加应变速率，因为塑性事件仍然是由机械不稳定性（视为一个特征值的海森矩阵趋于零），和温度的影响只是为了促进过渡。在第二交叉温度$T_{\rm max}(\dotγ)$以上出现第三状态，其中应力波动变得由热噪声主导。在整个论文中，我们证明了标度概念与手头的问题高度相关，最后我们提出了一个标度理论，该理论能够对所有温度和应变率值的数据进行压缩，为我们提供了高度的可预测性。
2010-06-18 cond-mat.soft 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
Dynamic phase diagram of plastically deformed amorphous solids at finite temperature
非晶态固体在无热准静态变形下发生的屈服转变一直是许多理论和计算研究的主题。在这里，我们扩展这个分析，包括在有限的剪切速率的热效应，专注于温度如何改变雪崩。我们推导出一个非平衡相图捕捉温度和应变率的影响如何竞争，雪崩重叠时，以及是否有限尺寸的影响占主导地位的温度效应。通过模拟的弹塑性模型在两个维度和平均场近似的预测进行了测试。我们发现一个新的缩放温度依赖性软化在低应变率制度时，雪崩不重叠，和温度依赖性赫歇尔-Bulkley指数在高应变率制度时，雪崩重叠。
2022-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Recoverable strain in amorphous materials: the role of ongoing plastic events following initial elastic recoil
本文在软玻璃流变学模型中揭示非晶材料卸载后除初始弹性回缩外，已塑性屈服单元在负局部应力下的延迟屈服会导致缓慢持续应变恢复，并指出本构模型需演化完整局部应力分布。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hedgehog topological defects in 3D amorphous solids
本文提出用刺猬拓扑缺陷表征三维玻璃塑性并预测软点位置，通过模拟Kremer-Grest聚合物玻璃发现双曲几何形态的刺猬缺陷与塑性相关，为三维非晶系统的塑性拓扑表征提供了具体实现。
2025-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting plasticity of amorphous solids from instantaneous normal modes
通过将瞬时简正模（INMs）的概念扩展到变形系统，给出了非晶态固体变形和塑性的数学描述，从而保留了应变对振动态密度（VDOS）的影响。从非仿射晶格动力学（NALD）描述的弹性和粘弹性的玻璃，我们制定的线性响应理论大变形考虑应变相关的切线模量在有限值的剪切应变。的（非仿射）切线剪切模量计算的振动态密度（VDOS）的仿射应变配置在不同的应变值。在玻璃的静态（未变形）快照上分析发现的仿射应变导致了富含软低能模式以及不稳定模式（负本征值）的配置，如果在应变后让系统松弛，则这些模式将被完全“洗掉”和丢失。该过程与NALD的结构完全一致。变形状态的INM谱允许分析预测模型玻璃的应力-应变曲线，包括预测屈服点。良好的无参数定量协议之间的预测和模拟的无热准静态剪切的粗粒度聚合物玻璃。
2022-06-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Simulations of Magnetic Amorphous Solids: Magnetostriction, Barkhausen noise and novel singularities
我们提出了一个新的模型的磁性非晶态固体受到外部机械应变和磁场的原子模拟结果。所采用的模型提供了新的观点，如巴克豪森噪声和磁致伸缩的重要影响。结果表明，在这样的系统中的塑性响应表现出奇异性，其特征在于意想不到的指数，需要仔细的理论推理。塑性事件的空间结构需要一种新的粗粒化弹磁理论。
2013-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Eshelby problem in amorphous solids
本文直接求解非晶固体中的Eshelby问题，考虑屏蔽效应和真实边界条件，发现经典Eshelby解需重大修正，从而更准确地模拟塑性事件后的应力重分布。
2023-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous Elasticity and Emergent Dipole Screening in Three-Dimensional Amorphous Solids
将描述非晶固体塑性事件的屏蔽理论扩展至三维，预测并解释了非晶固体中无晶体缺陷类比的涌现非拓扑分布偶极屏蔽现象及其反常力学响应。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean-field description of plastic flow in amorphous solids
非晶材料的破坏和流动是包括地震和滑坡在内的各种现象的核心。有越来越多的证据表明，流动和逮捕阶段之间的屈服过渡是一个临界现象，但相关的指数不理解，即使在平均场水平，流行的模型的有效性是有争议的。在这里，我们解决了一个平均场模型，捕捉广泛的分布所产生的塑性，其行为是有偏见的Lévy飞行附近的吸收边界的机械噪声。我们计算表征剪切变换密度的指数$θ$ $P(x)\sim x^θ$，其中$x$是它们屈服的应力增量。我们发现，各向同性热淬火后，$θ=1/2$。然而，$θ$连续地依赖于所施加的剪切应力，这种依赖性不是单调的，并且其在屈服应力处的值不是普适的。该模型合理化以前无法解释的意见，并捕捉合理的指数在三维的值。在四个维度的指数值准确地预测。这些结果支持了真正的平均场模型在大尺度下的适用性，并对屈服转变的性质提出了根本性的问题。
2017-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of Viscoplastic Deformation in Amorphous Solids
本文提出了非晶态固体低温剪切变形的动力学理论。我们的分析是基于一个二维的，两个组件的非晶态系统的分子动力学模拟。这些数值模拟揭示了典型的金属玻璃和其他粘塑性材料的行为，具体地说，可逆的弹性形变在小的施加应力，不可逆的塑性形变在较大的应力，应力阈值以上的无界塑性流动发生，和强烈的依赖性的系统的状态的历史上的过去的变形。微观观察表明，一个动态完整的描述，这种变形体的宏观状态需要指定，除了应力和应变，某些平均功能的人口的两个状态的剪切转变区。我们将这些新的状态变量引入到该系统的本构方程中，是早期金属玻璃蠕变模型的扩展。在这里提出的治疗，我们专门的温度远低于玻璃化转变，并假设不可逆的运动是由局部熵波动的体积的转变区。在大多数方面，我们的理论与模拟中看到的各种各样的现象有很好的定量一致性。
1997-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Local yield stress statistics in model amorphous solids
我们发展和推广了[S. Patinet，D. Vandembroucq和M. L. Falk，Phys. Rev. Lett.，117，045501（2016）]来计算通过不同淬火方案产生的模型二维Lennard-Jones玻璃中原子尺度下的局部屈服应力。这种技术使我们能够以非微扰的方式对不同加载方向的塑性重排进行采样，并在良好控制的长度尺度上进行。剪切时的塑性活动与淬火状态下低屈服应力的位置密切相关。这种相关性在结构更松弛的系统中更高。局部屈服应力的分布也强烈地依赖于淬火协议：更放松的玻璃，更高的局部塑性阈值。局部塑性弛豫的大小的分析表明，应力下降遵循指数分布，证明了假设的平均特征振幅往往在介观或连续模型。的局部塑性重排的幅度增加，平均屈服应力，无论系统的准备。局部屈服应力随剪切方向的变化而变化，并与相应剪切时塑性重排的位置密切相关。因此，有人认为，塑性重排的剪切转变区编码的玻璃结构，具有沿不同方向的弱滑移面的后果。最后，我们证明在这项工作中采用的长度尺度和提取的探测区的大小的函数的产量阈值统计。这种方法使得有可能通过直接揭示介导这一过程的剪切转变区的相关细节来推导出非晶材料塑性的物理接地模型。
2018-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Physics of the Yielding Transition in Amorphous Solids
制造结构玻璃、聚合物玻璃和金属玻璃的技术正在迅速发展，具有许多应用。它们的使用的限制是它们的机械稳定性：在增加的外部应变下，所有的非晶态固体对小应变有弹性响应，但具有有限的屈服应力，如果不影响塑性响应，则不能超过该屈服应力，塑性响应通常导致机械失效。了解这一点对于评估玻璃材料在机械载荷下的失效风险至关重要。在这里，我们表明需要克服的能垒ΔE的统计数据从平稳到零的概率分布函数（pdf）变化到在ΔE=0处有限的pdf。这种根本性变化意味着机械稳定性特性相对于外部应变的急剧转变。我们推导出精确的标度指数，其特征的大小的平均能量和应力下降的塑性事件作为系统大小的函数。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Universality Class of Nano-Crystal Plasticity: Self-Organization and Localization in Discrete Dislocation Dynamics
尽管晶体和非晶系统中的微观缺陷特征不同，但塑性变形系统中雪崩行为的普适性已被广泛讨论。与无定形系统相反，结晶流动应力在高应变和/或加载速率下显著增加。我们进行模拟的二维离散位错动力学模型，最低限度地捕捉纳米晶变形的现象。在这个模型的背景下，我们证明了在大速率（> 1000/s）下位错塑性的经典速率依赖性，从根本上控制了系统的统计特性，因为它与位错成核竞争：在大速率下，该行为在统计上由“拖曳”移动位错的长程相关性主导。在小速率下，塑性局部化在小体积中占主导地位，并且发生雪崩行为的空间整合。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the anomalous elasticity in the mechanical response of amorphous solids
Sorbonne Université（索邦大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）
研究无序固体在机械扰动下的弹性与塑性变形，揭示局部不可逆重构与Eshelby类四极子奇异性导致的异常弹性行为，通过弹性-塑性模型与原子模拟对比，探讨四极子密度在热力学极限下的零条件及尺度依赖的长波弹性失效机制。
2026-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal non-Debye low-frequency vibrations in sheared amorphous solids
本文研究了具有简单剪切自由度的非晶态固体的能量最小构型。我们表明，结构玻璃形成者的振动态密度的低频制度是至关重要的敏感的配置采样的应力合奏。在二维和三维中，剪切稳定的系综显示出$D(ω_{\min}) \sim ω^{5}_{\min}$状态，与在无应变条件下观察到的$ω^{4}_{\min}$状态相反。我们还研究了一个系综的二维，应变非晶态固体附近的塑性事件。我们发现，在$γ_{P}$发生的塑性事件附近的应变$γ$的最小本征值分布，显示崩溃时，按$\sqrt{γ_P - γ}$缩放，并与粒子数为$N^{-0.22}$。值得注意的是，在低频率下，该比例分布显示出稳健的$D(ω_{\min}) \sim ω^{6}_{\min}$幂律状态，其在大的$N$极限下存活。最后，我们通过对塑性事件附近的海森矩阵的第二和第三特征值的表征，探讨了这个系综的普适性质。
2021-12-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Creep dynamics of athermal amorphous materials: a mesoscopic approach
屈服应力流体显示复杂的动力学，特别是当被驱动到固体和流动状态之间的瞬态状态时。受致密非晶材料蠕变实验的启发，我们实施介观弹塑性描述来分析非热系统中的瞬态动力学。我们的平均场和空间相关的方法一致地再现了典型的实验应变率响应不同的步骤施加应力。此外，它们使我们能够理解应变速率减慢（蠕变）和应变速率加速（流化）阶段的基本过程。当外加应力接近静态屈服应力时，流化时间以幂律方式增加。该应力值与剪切启动实验中的应力过冲有关，并且已知其取决于样品制备和老化。通过计算空间分辨模型中累积塑性的相关性，揭示了蠕变动力学过程中不同的协同运动模式。
2018-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Do Athermal Amorphous Solids Exist?
本文研究了热力学极限下由有限程相互作用粒子组成的非晶态固体的弹性理论。弹性理论的存在要求所有的弹性系数，线性的和非线性的，达到一个有限的热力学极限。我们表明，对于这样的系统的存在的非仿射力学响应的弹性理论的所有非线性系数的异常波动的结果。当剪切模量存在时，第一非线性系数B_2出现反常涨落，第二非线性系数B_3和所有高阶系数（对称性不为零）在热力学极限内发散。这些结果对非晶态固体在有限应变下，甚至在零温下是否存在弹性（或坚固性）打上了问号。我们讨论了这些结果的物理意义，并提出在这些系统中，弹性永远不能从塑性解耦：非线性响应必须是非常实质性的塑性。
2011-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An Athermal Brittle to Ductile Transition in Amorphous Solids
脆性材料表现出尖锐的动态断裂时，满足格里菲斯的准则，而韧性材料钝尖锐裂纹的塑性响应。在连续拉伸时，韧性材料表现出以塑性流动为主的颈缩不稳定性。通常人们讨论脆性向韧性转变随温度升高的变化。我们引入了一个非热脆韧性转变的粒子间电位的截止长度的函数。在广泛的数值模拟的基础上，以恒定的速度拉动材料边界的响应，我们提供了一个解释的韧性的发病通过增加塑性模式的密度作为潜在的截止长度的函数。最后，我们可以解决一个古老的谜团：在实验中，脆性材料可以在夹持边界条件下应变，并表现出动态裂纹时，切割足够长的初始槽。不幸的是，在分子动力学模拟中，似乎裂纹拒绝动态地在夹持边界条件下扩展，并且需要连续拉动来实现断裂。我们认为，这个谜是删除当一个理解之间的区别脆性和韧性无定形材料。
2011-05-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Analytic Nonlinear Theory of Shear Banding in Amorphous Solids
North University of China（中北大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；The Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文提出非晶固体在热力学准静态剪切下的非线性分析理论，研究剪切带不稳定性的成因，推导位移场非线性方程，分析塑性变形对机械响应的影响，并推导能量函数的Hessian矩阵特征值预测临界应力。
2026-05-10 cond-mat.stat-mech
Unifying Plasticity in Ordered and Disordered Matter using Topological and Geometrical Descriptors
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University（上海交大吴健雄量子中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本文通过引入位错、位形变和不兼容密度场，揭示了无序材料中塑性流动区域的识别问题，并展示了这些场在二维玻璃和三维颗粒系统中的预测能力，揭示了旋转缺陷在三维中的主导作用。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Criticality in the approach to failure in amorphous solids
非晶态固体的破坏是包括滑坡和地震在内的各种现象的基础。最近的实验表明，高塑性区域形成细长结构，在最大剪切应力$Σ_{\max}$附近尤其明显，在此发生失效。这一观察结果表明，$Σ_{\max}$作为一个临界点，这些结构的长度尺度发散，可能会导致宏观瞬态剪切带。在这里，我们认为，而不是整个固相（$Σ<Σ_{\max}$）是至关重要的，塑性总是涉及系统跨越事件，并且它们的幅度发散在$Σ_{\max}$独立的剪切带的存在。我们与这些重排的统计和分形特性的指数$θ$，捕捉的材料，这是观察到不断变化的应力的稳定性，我们确认我们的预测在弹塑性模型。
2015-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disorder Induced Nonlinear Mode Coupling and Symmetry Breaking in Amorphous Solids
本研究通过极小径向应变实验揭示非晶固体中无序诱导的非线性模式耦合导致对称性破缺，并用Michell解定量解释该现象。
2023-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft modes and strain redistribution in continuous models of amorphous plasticity: the Eshelby paradigm, and beyond?
无序固体的变形依赖于粒子的快速和局部重排。软振动模式的检查可以帮助预测这些重排的位置，而它们实际上重新分布的应变介导了集体效应。在这里，我们研究软模式和应变重分布在一个二维连续的介观模型的基础上金斯堡-朗道自由能完美的固体，补充了塑性无序的潜力，占剪切软化和重排。无论无序强度如何，我们的数值模拟显示软模式总是在材料的最软点处急剧达到峰值（与弹性界面的脱钉不同）。与普遍的观点相反，这个峰周围的变形晕并不总是具有四极（Eshelby样）形状。相反，对于有限和窄分布的无序，它看起来像一个断裂，应变场集中在一些容易的方向。这些发现是合理的分析计算的情况下，塑料障碍被限制在一个点样的“杂质”。在这种情况下，我们揭示了一个连续的家庭的弹性传播，这是相同的软模式和平衡配置。随着弹性介质各向异性的增加，该族在标准四极传播子和类四极传播子之间插值。因此，我们希望看到一个类似于裂纹的传播子，当断裂边缘的扩展区域已经沿着剪切方向软化，从而使材料各向异性，但还没有失败。我们推测，这可能是在仔细老化的玻璃宏观故障之前的情况。
2018-04-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Memory switching due to thermal noise in amorphous solids subject to cyclic shear
研究循环剪切非晶固体的热噪声记忆失效机制，发现塑性事件切换触发极限环逃逸与记忆擦除，并刻画其温度和剪切频率依赖。
2023-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic avalanches reveal marginal behaviour in amorphous solids
非晶态固体的机械变形可以描述为由弹性部分组成，其中应力随应变线性增加，直到固体断裂或开始塑性变形的屈服点。然而，已经确定的是，应力与应变的表观线性实际上是一个更复杂行为的代理，具有微观塑性，反映在发散的非线性弹性系数中。一般来说，能源格局的复杂结构预计会引起对小扰动的奇异反应。在非热准静态制度，这种响应表现在一个无标度的塑性活动的形式。根据理论平均场计算（Franz和Spigler，Phys.Rev.E.，2017，95，022139），典型局部最小值附近的相空间几何形状。在这项工作中，我们描述了这种分布的简单模型的玻璃形成系统，我们发现，它的缩放是兼容的平均场预测系统以上的干扰过渡。这些系统表现出边际稳定性，并保持在静止状态的标度关系进行检查，并确认在弹性制度。通过研究系统尺寸和年龄对系统稳定性的影响，我们认为在热力学极限下，系统的边际稳定性是系统性的。
2019-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses
非晶态固体，例如玻璃，对变形具有复杂的响应，在材料设计和应用中具有显著的后果。在这方面，两个相互交织的方面很重要：稳定性和可逆性。一方面，理解玻璃如何由于剪切变形下的塑性增加而变得不稳定是至关重要的;另一方面，响应在多大程度上是可逆的，这意味着一旦扰动被释放，系统能够恢复原始配置的程度。在这里，我们专注于组装的硬球作为非晶态固体，如胶体玻璃和颗粒物质的最简单的模型。我们准备的玻璃态淬火从平衡过冷液体状态，这是通过使用交换蒙特卡罗算法得到的，并对应于一个广泛的结构弛豫时间尺度。我们详尽地映射出它们的稳定性和可逆性下的体积和剪切应变，使用广泛的数值模拟。在体积剪切应变相图上，原始玻璃状态保持固态的区域由剪切屈服线和剪切干扰线界定，剪切屈服线和剪切干扰线在屈服干扰交叉点相遇。该固相可以进一步分为两个亚相：稳定的玻璃相，其中系统完全弹性变形并且是完全可逆的，以及边缘玻璃相，其中它在介观尺度上经历随机塑性形变并且是部分不可逆的。稳定性-可逆性图的细节强烈地取决于玻璃退火的质量。这一研究为理解非晶态固体的弹性、塑性、屈服和堵塞提供了一个统一的框架。
2018-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Renormalization of elastic quadrupoles in amorphous solids
非晶态固体中的塑性由局部四极不稳定性介导，但是非晶态固体最终失效或熔化的机制是有争议的。在这项工作中，我们认为，这些现象可以在有限温度下的四极缺陷的弹性连续模型问题进行研究。提出了这个问题，并分析了缺陷的集体行为。利用重整化群和场论方法，发现该模型存在一个失稳型的屈服/熔化相变。
2020-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of pinning on the yielding transition of amorphous solids
利用数值模拟方法，研究了含有随机钉扎颗粒夹杂物的模型非晶材料在无热准静态极限下的屈服响应。我们发现，随着钉扎浓度的增加，塑性活动变得更加空间局部化，从而导致较小的应力下降，并相应地增加应变的大小屈服发生。我们表明，不像空间异质性和雪崩LED屈服的情况下的未钉扎玻璃，对于大钉扎浓度的情况下，屈服发生通过空间均匀的扩散的本地化事件。
2018-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Dynamical Mechanism for Irreversibility in Cyclically Driven Amorphous Solids
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）；Jacob Blaustein Institutes for Desert Research（雅各布·布拉斯泰因沙漠研究所）
本研究揭示循环驱动非晶固体屈服时的不可逆性源于近简并塑性不稳定性竞争导致的轨迹分支，而非混沌动力学，平均场软点模型重现了该分支统计并明确其微观起源。
2026-08-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
