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
Time Scales in the Theory of Elasto-Plasticity of Amorphous Solids
发展非晶态固体的宏观弹塑性理论需要（i）识别相关的宏观状态变量和（ii）区分表征这些变量的不同时间尺度。在目前的理论中，假设应力在与构型变量（无论是构型能量、构型熵还是有效温度）相同的时间尺度上达到其弹塑性稳态值。通过研究二维和三维的数值模拟，我们表明，这通常不是这种情况下，配置自由度可以达到弹塑性稳定状态的时间尺度上，可以是非常不同的时间尺度的应力。我们提供了一个物理讨论来合理化这些发现。
2009-11-24 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
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
Large-scale atomistic study of plasticity in amorphous gallium oxide with a machine-learning potential
本研究利用机器学习原子间势开展大规模原子模拟，揭示了非晶Ga2O3在玻璃化转变和力学行为上的特性，发现其具有高塑性且比非晶氧化铝更能抵抗剪切带形成。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
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
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
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
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
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
Athermal Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plastic Deformation II: Analysis of Simulated Amorphous Silicon
在前一篇论文中，我们发展了非晶塑性的非热剪切转变区（STZ）理论。在这里，我们使用这个理论在分析的数值模拟塑性非晶硅Demkowicz和氩（DA）。除了体积力学性质外，这些作者还观察到了他们变形系统的内部特征，这些特征在重要方面挑战了我们的理论。我们提出了一个准热力学解释他们的观察，其中有效的无序温度，产生的机械变形远低于玻璃温度，支配的行为，其他状态变量的下降和不平衡与它。我们的分析指出，无论是由DA在他们的模拟中使用的步骤应变程序的限制，或者STZ理论描述应力-应变曲线快速瞬变的能力，或者两者兼而有之。一旦我们考虑到这个限制，我们就能够使我们的理论预测与模拟准确一致。
2007-01-01 cond-mat.mtrl-sci 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
Learning local, quenched disorder in plasticity and other crackling noise phenomena
当远离平衡时，多体系统的行为强烈依赖于初始条件。一个典型的例子是结晶和非晶材料的塑性现象，它强烈地依赖于材料的历史。在塑性建模中，通过淬火、局部和无序的流动应力分布来捕获历史。虽然正是这种无序导致了在纳米级塑性形变过程中经常观察到的雪崩，但功能形式和缩放特性仍然难以捉摸。在本文中，一个通用的形式主义，推导出局部的无序分布，从现场响应（如应力/应变）的时间序列模型的裂纹噪声。我们证明了该方法的效率在滞后随机场伊辛模型，也已被用来模拟晶体和非晶塑性的弹性界面脱钉模型。我们发现，解决淬火无序分布的能力，提高了时间分辨率和样本数。
2018-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deformation and Failure of Amorphous Solidlike Materials
自20世纪70年代以来，无定形、类固体材料的变形和破坏理论开始于应力驱动的模型，在该模型中，分子重排通过“剪切转变”发生在局部流动缺陷处。这张照片是现代理论的基础上的“剪切转换区”（STZ的），这是本评论的重点。我们首先描述的结构的理论一般条款，并显示几个应用程序，特别是：解释的应力-应变测量散装金属玻璃，剪切带的数值模拟分析，并使用STZ运动方程在自由边界计算。在这篇文章的后半部分，我们专注于简单的，我们称之为“非热”模型的非晶塑性，并使用该模型来说明如何出现的STZ理论在一个系统的非平衡态热力学制定。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft 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
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
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
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
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
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
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
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
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
Insights from the quantitative calibration of an elasto-plastic model from a Lennard-Jones atomic glass
我们比较了基于两种完全不同的数值描述的模型非晶态固体的宏观和局部塑性行为。一方面，我们模拟玻璃样品的原子模拟。另一方面，我们实现了基于固体力学描述的细观弹塑性模型。后者被扩展到考虑各向异性的屈服面通过统计分布的局部和离散的弱平面上的剪切变换可以被激活。为了使比较尽可能的定量，我们考虑一个简单的情况下，准静态驱动的二维系统中的稳态流状态和比较两个模型在相同的长度尺度上测量的机械可观的。我们表明，宏观尺度的响应，包括其波动，可以定量恢复的弹塑性中尺度参数的范围。使用一种新开发的方法，使它有可能探测局部屈服应力的原子模拟，我们校准的局部力学响应的弹塑性模型在不同的粗粒化尺度。在这种情况下，校准示出了一个定性的协议，只有一个优化的子集的中尺度参数和足够粗的探测长度尺度。这种校准使我们能够建立一个长度尺度的介观元素，对应的剪切变形的大小，在弹塑性模型中的一个关键的物理参数的上限。我们发现，某些属性自然出现的弹塑性模型。特别是，我们表明，弹塑性模型再现Bauschinger效应，即塑性引起的各向异性的应力-应变响应。我们讨论了我们的方法的成功和失败，不同的模型成分的影响，并提出了未来的研究方向定量多尺度模型的非晶塑性。
2021-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Size of Plastic Events in Strained Amorphous Solids at Finite Temperatures
当非晶态固体在有限温度下处于固定的外部应变速率下时，我们解决了典型塑性流动事件的系统尺寸依赖性。对于在合理的应变率和低温下可进行数值模拟的系统尺寸，塑性事件的大小随系统尺寸而增长。然而，我们解释说，这必须是一个有限的尺寸效应;对于较大的系统存在两个交叉的长度尺度$ξ_1$和$ξ_2$，第一个由弹性时间尺度和第二个由热能尺度确定。对于线性尺度$L$大于这些尺度的系统，塑性事件的大小必须有界。对于尺寸为$L\gg ξ$的系统，必须存在同时发生的$(L/ξ)^d$不相关塑性事件。我们提出了一个标度理论，最终与温度和应变率的交叉尺度的依赖性。最后，我们将这些发现与温度和尺寸依赖的应力波动。我们评论的重要性，这些考虑的弹塑性理论。
2009-08-15 cond-mat.mtrl-sci 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
Mechanical Properties and Plasticity of a Model Glass Loaded Under Stress Control
在理解非晶态固体的塑性和破坏方面取得的许多进展都是通过实验和模拟取得的，在这些实验和模拟中，材料是通过应变控制加载的。压力控制下的结果很少。在这里，我们提出了一种新的方法，仔细调整，允许在应力控制下加载在$T=0$或在任何其他温度下，使用蒙特卡罗技术。该方法被施加到一个模型完美的结晶固体，与拓扑缺陷污染的结晶固体，和一个通用玻璃。最高的屈服应力属于晶体，最低的是具有少量缺陷的晶体，玻璃介于两者之间。虽然玻璃比具有少量缺陷的晶体更无序，但它产生的应力比后者高得多。我们解释这一事实，通过考虑实际的微观相互作用，是典型的玻璃形成材料，指出的原因，更高的凝聚力性质的玻璃。本文的主要结论是：应力控制条件下的不稳定性与应变控制条件下的鞍结分岔是一致的。因此，人们可以用后一种情况来推断前一种情况。最后，我们讨论温度的影响，并评论所需的时间，看到一个应力控制的材料故障。
2014-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperative effects driving the multi-periodic dynamics of cyclically sheared amorphous solids
在无定形材料，如玻璃，胶体，或颗粒状材料的塑性，是由称为“软点”的局部重排介导的。实验和模拟表明，软点是两个状态的实体通过四极位移场相互作用时，他们切换状态。当系统受到循环应变驱动时，软点可以在一个或多个强制循环后返回到其原始状态。在这种情况下，系统具有周期性动力学，并且总是重复相同的微观状态。在这里，我们专注于多周期动力学，即周期性大于驱动器周期性的动力学，并使用图论方法来分析从数值模拟中获得的动力学。在这种方法中，机械稳定的配置，转换纯粹弹性到彼此在一个范围内施加的应变，由顶点表示，和塑性事件导致从一个稳定的配置到另一个，由定向边表示。基于图形拓扑结构和软点位移场的算法揭示了多周期行为是由一些软点在一个以上周期后重复的状态引起的，并提供了关于允许这种动态的机制的信息。为了更好地理解多周期性背后的物理机制，我们使用了一个相互作用的迟滞模型。每个滞后是一个简化的两状态元素表示滞后软点动态。我们确定在这个模型中的多周期性的几种机制，一些涉及多周期性的滞后和合作动力学涉及几个滞后之间的直接相互作用。当存在更多的滞后时，这些合作事件自然更常见，从而解释了为什么多周期性在大驱动幅度下更普遍。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft 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
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
Scaling description of the yielding transition in soft amorphous solids at zero temperature
如果施加足够大的剪切应力，屈服应力材料会流动。尽管这种材料在工业上是普遍存在和相关的，但对于它们如何产生，甚至在温度可忽略不计和不存在诸如剪切带或断裂的流动不均匀性的最简单的情况下，也没有公认的微观描述。在这里，我们提出了一个缩放描述的屈服转变在非晶态固体软颗粒在零温度。我们的描述将表征屈服应力Σc附近流动曲线奇异性的赫歇尔-巴尔克利指数、在阈值处观察到的塑性雪崩的范围和持续时间以及作为它们屈服的应力增量x的函数的软点或剪切转变区的密度P（x）联系起来。我们认为屈服转变的临界指数可以用θ、df和z三个独立的指数来表示，它们分别表征软点密度、雪崩分形维数和雪崩持续时间。我们的描述与当弹性流形被驱动通过随机势时发生的脱钉过渡有一些相似之处，但也存在一些显著的差异。我们测试我们的参数在弹塑性模型，自动机模型中使用的那些类似的脱钉，但具有不同的相互作用内核，并找到令人满意的协议与我们的预测在二维和三维。
2014-11-23 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
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
Ductile and brittle yielding of athermal amorphous solids: a mean-field paradigm beyond the random field Ising model
本文在 Hébraud-Lequeux 弹塑性框架上统一描述非热非晶固体的延性与脆性屈服，揭示动力学与长程弹性相互作用导致雪崩和有限尺寸行为显著区别于随机场伊辛模型，并预测新的临界行为。
2024-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Grain fragmentation in sheared granular flow: weakening effects, energy dissipation, and strain localization
我们描述的剪切流动的无序颗粒状材料中存在的晶粒断裂使用的剪切转换区（STZ）理论的非晶塑性适应系统与硬核颗粒间的相互作用。为此，我们开发的运动方程为这个系统在一个类似于分子玻璃的分析中使用的热力学框架。对于硬核系统，内部的构型无序的量由致密性$X = \partial V / \partial S_C$表征，其中$V$和$S_C$分别是体积和构型熵。基于断裂力学，用特征晶粒尺寸$a$随时间演变的本构方程描述晶粒破碎。我们表明，晶粒破碎是一种弱化机制，显着降低在大应变率的流动应力，如果材料是率强化的字符。此外，我们还表明，如果颗粒状材料是足够的年龄，空间不均匀性的配置混乱的结果在应变局部化。我们还表明，晶粒分裂在小的剪切应变下的粉碎显着，而晶粒磨损成为主导在大的剪切位移。
2014-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dipole-Induced Transition in 3-Dimensions
本文提出了一种在三维非晶固体对施加应变的响应中的真正偶极子诱导转变，在高压弹性相与零压流体相之间识别出伴随四极子事件的中间相，并确定了该转变的临界标度指数。
2025-07-15 cond-mat.stat-mech
