Dynamic Screening by Plasticity in Amorphous Solids
本文研究非晶固体在振荡载荷下的动态响应，提出弹性场被几何偶极子屏蔽的修正理论，通过精确解和数值模拟验证了与经典弹性理论的显著偏离。
2023-12-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Kinetic view on dynamic plasticity of crystalline solids
本文提出基于多面体胞腔复形（PCC）微观滑移演化的动力学视角，取代传统位错模型，为晶体固体塑性流动提供统计与热力学描述，并揭示应变率敏感性的微观机制。
2024-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Dilatational-Plasticity Opens a New Mechanistic Pathway for Macromolecular Transport Across Polymeric Interfaces Yielding Solid-State Bonding
聚合物界面之间的粘结在若干工业应用中广泛遇到。这些键合过程中的许多依赖于聚合物在熔融状态下通过蠕动相互扩散的耗时且依赖于温度的经典机制。在这里，我们第一次报告了一种新的机制途径，通过机械变形触发快速的大分子加速来实现固态聚合物键合。大规模的分子模拟表明，活跃的塑性形变在玻璃态聚合物，在温度远低于本体（和表面）的玻璃化转变温度，是足以导致链段平移的聚合物链，导致界面相互渗透，并形成新的缠结。这种新型键合的潜在机理基础被确定为在塑性形变期间与加速的分子流动性结合的增强的分子尺度的结晶（或致密化）。所报道的机械见解为设计新的键合技术或材料系统以及改造现有的键合技术或材料系统以实现快速且能量较低的键合开辟了有希望的途径。
2022-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of Reversible Plasticity in an Amorphous Solid
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究非晶固体中局部重构的动力学，揭示其在不同频率下的行为变化及有效势能的计算方法。
2025-12-19 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
Enabling plastic co-deformation of disparate phases in a laser rapid solidified Sr-modified Al-Si eutectic through partial-dislocation-mediated-plasticity in Si
本研究通过激光快速凝固和Sr改性制备全共晶Al-Si，利用Si纳米纤维中部分位错介导塑性抑制开裂，实现高达26%塑性应变和约840 MPa强度的软硬相协同变形。
2023-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Topology of the energy landscape of sheared amorphous solids and the irreversibility transition
最近的实验和模拟的非晶态固体的塑性变形的振荡驱动发现令人惊讶的行为-小应变振幅的动态可以是可逆的，这是相反的塑性作为一个不可逆的变形形式的通常概念。这种可逆性允许系统达到极限环，其中塑性事件在振荡驱动下无限重复。达到可逆极限循环，可能需要大量的驾驶循环，据推测，在瞬态期间遇到的塑性事件不会再次遇到，因此是不可逆的。使用图形表示的系统的稳定配置和连接它们的塑料事件，我们表明，可逆性的概念是更微妙的。我们发现，可逆的塑性事件是丰富的，并且在过渡期间遇到的塑性事件的很大一部分实际上是可逆的，在这个意义上，它们可以是一个可逆的变形路径的一部分，我们观察到的过渡图可以被分解成集群的配置是由可逆的过渡连接。这些簇是图的强连通分量，并且它们的大小是幂律分布的。其中最大的是分组在区域的可逆性，这反过来又限制了区域的不可逆性，其数量在较大的应变增殖。我们的结果提供了一个解释的不可逆性转变-在临界强迫振幅的瞬态周期的发散。长瞬变是由于在寻找一个足够大以包含一个特定振幅的极限环的团簇时，团簇之间的可逆性跃迁造成的。对于足够大的振幅，搜索时间变得非常大，因为极限环的大小变得与可逆性区域的大小不相容。
2021-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomic nonaffinity as a predictor of plasticity in amorphous solids
非晶态固体的结构不均匀性给预测塑性事件带来了困难，而塑性事件与其力学行为密切相关。基于微扰分析的势能景观，我们推导出原子的非亲和性作为一个指标与内在的方向，量化的贡献，单个原子的总非仿射模的系统。我们发现，原子非亲和性可以有效地表征剪切转变区的位置，预测能力媲美最好的指标。更重要的是，原子的非亲和性，结合能量的三阶导数的符号相对于坐标，揭示了一个内在的最软的剪切取向。通过分析这个方向和剪切加载方向之间的角度，可以预测塑性事件的协议相关响应。利用这种新方法，可以测量二维非晶态固体模型中剪切转变区的取向分布。由此产生的塑性事件可以理解从一个简单的模型，独立的塑性事件发生在不同取向的剪切转变区。这些结果为表征和预测非晶态固体的力学响应提供了依据。
2021-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
A Gibbs-potential-based framework for ideal plasticity of crystalline solids treated as a material flow through an adjustable crystal lattice space and its application to three-dimensional micropillar compression
我们提出了一个欧拉的理想塑性晶体固体处理作为一个材料流通过一个可调的晶格空间的兼容模型。该模型是基于添加剂分裂成晶格部分和塑性部分的速度梯度。该方法扩展了由Rajagopal和Srinivasa开发的用于获得弹粘塑性晶体响应函数的吉布斯势公式。该框架对两个标量函数作了本构假设：吉布斯势和耗散率。本构方程有关的应力运动量，然后确定使用的条件，即耗散率是最大的，提供相关的约束条件得到满足。该模型适用于三维微柱压缩，其特点，无论是在建模和计算机模拟的水平上，进行了讨论，并与相关研究进行了比较。
2017-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Balancing Thermodynamics, Kinetics, and Reversibility in Ti-Doped MgB2H8: A First-Principles Assessment of a Practical Solid-State Hydrogen Storage Material
New Technologies Research Center, University of West Bohemia（新技研究中心，西波希米亚大学）；Department of Physics, Bacha Khan University（巴哈汗大学物理系）
研究通过首次原理计算分析Ti掺杂MgB2H8的氢存储性能，发现其在热力学、动力学和可逆性方面均有提升，为固态氢存储材料提供了新方向。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of shear-transformation zones in amorphous plasticity: non-linear theory at low temperatures
我们使用的能量平衡和耗散的考虑，推导出一个自洽版本的非晶态固体的塑性形变的剪切转变区（STZ）理论。该理论被推广到包括任意空间取向的STZ。讨论了弹塑性材料的连续介质方程及其能量平衡性质。
2004-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From plastic flow to brittle fracture: role of microscopic friction in amorphous solids
软质无定形材料的塑性通常涉及在强烈剪切时出现的集体变形模式。无定形塑性的微观基础通常是通过“Eshelby”型事件的概念建立的，Eshelby型事件是通过非局部弹性型相互作用在周围材料中诱导流动的局部突然重排。尽管无序固体在尺度、微观成分或相互作用方面存在差异，但这种流动的普遍机制已经被提出。然而，我们认为，颗粒状固体中的摩擦相互作用的存在下，通过成核微剪切裂纹，不断聚结建立系统的跨越类地层故障的方法改变了流动的动力学。塑性到脆性的失效转变是唯一控制的程度的摩擦阻力，这是在本质上类似的作用，分离的突然和光滑的屈服制度在玻璃结构中的异质性。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
A solid-solution approach for room-temperature bulk plasticity in KTa1-xNbxO3
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Charles University（查理大学）；Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences)（齐鲁工业大学（山东省科学院））
本研究提出固溶体方法，通过闭环验证流程证实KTa1-xNbxO3（0<x<1）钙钛矿氧化物具备室温块体塑性，拓展了可位错工程改造的钙钛矿氧化物范围。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Predicting plasticity with soft vibrational modes: from dislocations to glasses
我们表明，准本地化的振动频谱中的低频模式可以用来构建软点，或容易重排的区域，作为一个通用的工具，用于识别固体中的流动缺陷。我们发现，软点不仅编码空间信息，通过它们的位置，而且方向信息，通过董事在每个软点内的粒子。具有孤立位错的单晶表现出低频声子模式，这些声子模式定位在核心，并且它们的偏振模式预测了原子在基本位错滑移过程中的运动。即使在多晶和无序固体中，我们发现与软点中的粒子相关的指向矢与重排中的粒子位移方向高度相关。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multiscale nanoindentation modeling of concentrated solid solutions: A continuum plasticity model
针对具有优异性能的单相高浓度固溶体合金（CSAs），首次提出基于单一参数α捕捉晶格畸变无序性的连续塑性模型，经分子动力学模拟验证后用于不同晶体取向纳米压痕建模，揭示其独特塑性机制。
2025-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Microstructural and Mechanistic Insights into the Tension-Compression Asymmetry of Rapidly Solidified Fe-Cr Alloys: A Phase Field and Strain Gradient Plasticity Study
本研究提出结合相场与应变梯度塑性的框架，揭示快速凝固Fe-Cr合金中位错亚结构和背应力导致拉压不对称性，高冷却速率增强该效应。
2024-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the mechanics of amorphous solids at different length and time scales
本文综述了非晶玻璃（包括氧化物玻璃和金属玻璃）结构和变形的模拟研究进展。我们考虑在不同的长度和时间尺度的模拟。在纳米尺度上，我们回顾了基于原子模拟的研究，特别强调了势能景观和温度的作用。在微米尺度上，我们提出了不同的介观模型的非晶塑性和剪切带之间的关系和类型的障碍和相关性（如弹性）包括在模型中。在宏观范围内，我们回顾了有限元模拟中使用的不同的本构关系。我们结束了审查的机会和挑战提供了多尺度建模和尺度之间的信息传输，研究非晶塑性的关键讨论。
2011-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of Large-Scale Plastic Deformation and the Necking Instability in Amorphous Solids
本文用动态塑性的剪切转变区理论研究了二维非晶态固体条带的颈缩失稳。我们的欧拉描述的大规模变形使我们能够遵循的不稳定性远远进入非线性制度。我们发现一个强大的速率依赖性，更高的应变率，进一步的带扩展之前的不稳定性发作。材料在颈缩区域外硬化，但颈部内塑性流动的描述与传统的塑性时变理论明显不同。
2002-09-14 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
Mesoscale model of dislocation motion and crystal plasticity
基于相场描述，提出了一种一致的、小尺度的结晶固体塑性运动描述。通过允许由相场和晶格畸变给出的独立质量运动，固体可以在塑性运动的时间尺度上保持机械平衡。奇异（不相容）应变由相场确定，向相场添加平滑变形以满足机械平衡。数值实现的模型，并用于研究一个基准问题：在一个六角晶格的刃位错偶极子的运动。偶极间距的时间依赖性与经典弹性力学一致，没有任何可调参数。
2018-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Rate-Dependent Reversibility and Lithium Losses in Hybrid Anode-Collector Metal Electrodes
Departamento de Física de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理系）；Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学尼古拉斯·卡布雷拉材料科学大学研究所）；Centro de Micro-Análisis de Materiales (CMAM), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学材料微分析中心）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物理中心）
研究不同金属电极在不同充放电速率下的可逆性及锂损失机制，揭示其影响因素及材料选择的重要性。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Annealing of supersolidity in plastically deformed solid $^4$He
我们对耦合到超流金斯伯格-朗道模型的连续塑性场进行了数值研究。结果表明，超固相分数可能会出现作为一个长寿命的瞬态过程中的塑性场在较高的温度下，位错攀移和滑移都允许的时间演变。然而，超固态会随着退火而消失。随着温度的降低，位错攀移被阻止，并且由于不完全退火而导致的任何残余超固态保持冻结。我们的结果提供了一个解决方案的许多令人困惑的问题，涉及各种实验的固体$^4$他。
2012-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Avalanches and Plastic Flow in Crystal Plasticity: An Overview
晶体的可塑性是通过位错来调节的，位错在复杂的能量环境中形成了打结的结构。一旦它们解开并移动，它们也可能受到具有有限能量屏障或令人沮丧的远距离相互作用的永久障碍物的阻碍。这种复杂性的结果是位错雪崩的出现，作为纳米级固体中塑性流动的基本机制。虽然块体材料的变形行为看起来很平滑，但预测模型显然应该基于这些位错雪崩及其相关应变爆发的特征。我们在这里提供了一个全面的概述，实验观察，理论模型和计算方法，已经开发出解开多个方面的位错雪崩物理和现象，导致应变爆发晶体塑性。
2017-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Shear-Transformation Zones in Amorphous Plasticity: Energetic Constraints in a Minimal Theory
我们使用精力充沛的考虑推导出一个以前不确定的耦合项的形式在非晶态固体的塑性形变的剪切转变区（STZ）理论。正如在STZ理论的早期版本中，在屈服应力下的稳定变形的开始在这里表现为堵塞状态和塑性变形状态之间的动态稳定性的交换。我们展示了如何一个特别简单的“准线性”版本的理论帐户定性的塑性，如屈服，应变软化，应变恢复的许多功能。我们还表明，这个最小版本的理论未能描述某些其他现象，并认为这些限制表明需要额外的内部自由度超出这些包括在这里。
2003-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct detection of plasticity onset through total-strain profile evolution
NOMATEN Centre of Excellence, National Centre of Nuclear Research（NOMATEN卓越中心，国家核研究中心）；Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）
固体中的塑性屈服强烈地依赖于各种条件，例如温度和加载速率，并且实际上，结构材料中屈服点的样本依赖性知识提高了机械行为的可靠性。通常，屈服是通过小规模或大规模的受控机械测试来测量的，其方式是将弹性（应力）与总变形测量区分开，或者通过识别塑性滑移贡献。在本文中，我们认为，而不是单独的弹性/塑性测量，屈服可以解开通过统计分析的总应变波动的演变过程中测量的配置文件在现场，通过数字图像相关。我们展示了两种不同的方法，精确量化屈服位置在广泛适用的晶体塑性模型，适用于多晶固体，无论是通过使用主成分分析或离散小波变换。我们测试和比较这些方法在合成数据的多晶模拟和各种屈服响应，通过施加的加载速率和应变率敏感性指数的变化。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Dynamic Failure in Amorphous Solids via a Cavitation Instability
通过自由边界（如裂纹和空隙）的传播对非晶材料动态失效的理解必须超越弹性理论，因为塑性在移动的自由边界附近以一种关键且知之甚少的方式进行干预。在这封信中，我们专注于通过在径向对称应力材料的空化不稳定性的故障，建立自由边界动力学考虑弹性和粘塑性，使用最近提出的非热剪切转变区理论。我们证明了存在（在非晶系统）的快速空化模式伴随着广泛的塑性形变，并讨论了所揭示的物理。
2007-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Crack tip fields and fracture resistance parameters based on strain gradient plasticity
用解析和数值方法研究了应变梯度塑性固体的裂尖力学。采用基于Taylor位错模型的一阶机构应变梯度塑性理论，并通过用户子程序在商用有限元软件ANSYS中实现。考虑了两个边值问题，一个是单边拉伸试件，另一个是双向加载板。首先，裂纹尖端场的特点。与位错硬化机制相关的应变梯度效应相对于常规塑性提高了裂纹尖端应力。进行了参数研究，并与传统的塑性预测的差异进行了量化。此外，裂纹尖端解的渐近性质进行了研究。数值结果表明，一阶MSG理论预测的奇异阶数等于或高于线弹性固体的奇异阶数。此外，裂纹尖端场似乎没有一个可分离的解决方案。此外，与高阶MSG塑性理论相反，奇异性阶数对塑性材料的性质表现出敏感性。其次，解析和数值方法制定新的应变梯度塑性振幅因子。导出了一种广义J积分，并将其用于表征非线性振幅因子。得到了解析应力强度因子的闭合方程。通过对裂纹尖端应力场的数值解进行分解，得到了裂纹尖端应力场的幅值因子。在材料长度尺度l和加工硬化指数N的宽范围内确定非线性振幅因子解。确定了应变梯度相关域，为一阶MSG塑性断裂和损伤评估的应用奠定了基础。
2020-10-15 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Predicting plastic flow events in athermal shear-strained amorphous solids
我们提出了一种方法来预测一个通用的非晶态固体将失败的塑性响应（即不可逆变形）的外部应变的值，仅基于非线性弹性模量的测量。虽然通常被认为是根本不同的，与描述可逆的现象和塑性破坏的不可逆行为的弹性性能，我们表明，一些非线性弹性模量的知识是足够的预测塑性集。
2010-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Pattern formation in a minimal model of continuum dislocation plasticity
非均匀位错花样的自发出现是结晶固体塑性形变和应变硬化的一个显著特征。尽管在缺陷社区的材料科学和物理学方面进行了长期的努力，但是关于导致位错图案形成的物理机制还没有普遍的共识。为了建立基本的机制，我们制定了一个非常简化的，极小模型，以调查的形成模式的基础上连续理论的流量弯曲位错。我们表明，应变硬化体现在泰勒型位错密度的流动应力的依赖性，结合结构的运动方程，支配位错运动的作用下的外部应力，已经足够的位错图案的形成是一致的相似原理。
2015-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physics-informed neural networks for modeling rate- and temperature-dependent plasticity
Advanced Micro Devices (AMD)（超威半导体（AMD））；Siemens Technology（西门子科技）
这项工作提出了一个物理信息神经网络（PINN）为基础的框架来模拟的应变率和温度依赖性的变形场的弹粘塑性固体。为了避免训练过程中不平衡的反向传播梯度，所提出的框架使用了一种简单的策略，没有增加计算复杂性，用于选择标量权重，以平衡基于物理的损失函数中不同项之间的相互作用。此外，我们强调了一个基本的挑战，涉及选择适当的模型输出，使机械问题可以忠实地解决使用基于PINN的方法。我们证明了这种方法的有效性，通过研究两个测试问题建模在不同的应变速率和温度下，分别在固体中的弹粘塑性变形。我们的研究结果表明，所提出的PINN为基础的方法可以准确地预测在弹粘塑性材料的变形的时空演化。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Structural origin of plasticity in strained high-entropy alloy
高熵合金（HEAs）是由等原子比的多种元素组成的固溶体，它为合金工程提供了一条新的途径。虽然有广泛的研究，以确定其力学行为的重要结构方面，阐明潜在的变形机制仍然是一个挑战。使用原子模拟，我们探测粒子重排屈服，模型HEA系统，以了解其可塑性的结构起源。我们发现，塑性形变是由不可逆的拓扑波动，往往在空间上本地化的区域被称为软点，其中包括积极参与缓慢的振动运动的粒子，观察惊人地让人想起非线性玻璃流变学。由于不同的局部弹性模量造成的损失的组成周期性，这些塑性响应表现出显着的空间异质性，并被发现是负相关的局部电负性的分布。进一步的机械加载促进了这些局部塑性事件之间的协同作用，并触发位错环的形成。在应变结晶固体中，不同的位错环可以进一步合并在一起，并作为大规模塑性形变的主要载体传播。然而，位于局部电负性较高的空间区域的能垒严重阻碍了位错的运动。通过描述原子构型的瞬态力学响应，我们的计算结果为理解单相HEA的塑性性质提供了新的思路。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation plasticity in equiatomic NiCoCr alloys: The effect of short-range order
本研究通过混合蒙特卡罗-分子动力学模拟，揭示了等原子比NiCoCr合金中短程有序对刃型位错脱钉强度和滑移阻力的影响，发现合金强度的提升源于纳米级SRO与原子级失配特性的协同作用。
2022-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Plastic response by dislocation glide in solid helium under dc strain rate loading
本文建立了一个研究He-4固体中位错滑移和塑性的模型。该模型考虑了Peierls势垒、位错的增殖和相互作用，以及导致位错滑移的经典热激活和机械激活过程。我们专门研究直流应力-应变曲线，以及它是如何受到温度，应变速率和位错密度的影响。作为温度和剪切应变的函数，我们观察到塑性形变，并讨论这可能是如何与实验观察到的弹性异常，在固体hcp的He-4，已经讨论了与超固态或巨塑性的可能性。我们的理论给出了几个预测的直流应力-应变曲线，例如，屈服点和加工硬化率和塑性耗散峰的变化，可以直接比较恒定应变速率实验，从而提供模型参数的界限。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Designing transformation-induced plasticity and twinning-induced plasticity Cr-Co-Ni medium entropy alloys: theory and experiment
为了有效地探索多元固溶体合金中几乎无限的成分空间，建立预测设计策略和使用计算机辅助方法是重要的。在目前的工作中，我们展示了密度泛函理论计算通知设计路线，实现相变诱导塑性（TRIP）和孪生诱导塑性（TINNING）中熵合金（MEAs）。我们系统地研究了磁性和化学成分对广义层错能面（γ面）的影响，表明化学和耦合磁状态强烈影响γ面，从而影响主要变形模式。基于计算出的竞争变形模式的有效能垒，我们构建了在室温和低温下的成分和磁性相关的变形图。因此，我们提出了各种设计路线，以实现所需的主要变形模式在三元铬钴镍合金。我们的理论模型预测的变形机制是在很好的协议与文献中的实验观察。此外，我们制作了两个非等原子的Cr-Co-Ni膜电极具有设计的TRIP和TRIP效应，表现出良好的抗拉强度和延展性的组合。
2020-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Dissipative scale effects in strain-gradient plasticity: the case of simple shear
我们分析耗散尺度效应内的一维理论，在[L。Anand等人（2005）J. Mech. Phys. Solids 53]，其描述了在经历简单剪切的薄带中的塑性流动。我们给出了塑性流动的插入阈值{ \emph{ yield (shear) stress} }的变分特征，并将此特征与[M. Amar等人（2011）J. Math. Anal. 397]，以获得屈服应力和带材高度之间的显式关系。我们得到的关系证实，较薄的标本更强，在这个意义上说，他们表现出更高的屈服应力。
2015-11-16 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Dynamics of Shear-Transformation Zones in Amorphous Plasticity: Formulation in Terms of an Effective Disorder Temperature
本文的研究扩展了非晶态固体中塑性形变的剪切转变区理论。我在这里的主要目的是探讨这种系统的构型自由度在持续的机械变形过程中与热浴脱离热力学平衡的可能性，以及由此产生的构型无序状态的特征可能是有效温度。进一步假设STZ的人口与有效温度平衡，允许理论直接与实验测量的金属玻璃的性质进行比较，包括它们的量热行为。有效温度和机械变形之间的耦合表明剪切带不稳定性的解释。
2004-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Universality of Avalanche Exponents in Plastic Deformation of Disordered Solids
非晶态固体的塑性屈服是由幂律分布滑移雪崩引起的，其普遍性至今仍有争议。从实验和分子动力学模拟中确定幂律指数受到有限的统计抽样的阻碍。另一方面，虽然现有的弹塑性脱钉模型给出精确的指数值，这些模型迄今已被限制到一个标量近似的塑性，这是难以调和的统计各向同性的非晶材料。在这里，我们介绍了第一次完全张量介观模型的无序介质的弹塑性，不仅可以再现各种各样的剪切带模式实验观察到的不同的变形模式，但也捕捉到的雪崩动力学的无序材料中的塑性流动。滑动雪崩的特点是普遍的分布是定量不同的平均场预测，无论是关于指数和关于形式的标度函数，这是独立的系统维数（2D与3D），边界和加载条件，和单或双轴的应力状态。我们还测量平均雪崩的形状，这是同样普遍和不一致的平均场预测。我们的结果提供了强有力的证据，在非晶材料的塑性屈服的普适类是不同的平均场脱钉。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mode I crack tip fields: strain gradient plasticity theory versus J2 flow theory
研究了具有应变梯度塑性的固体Ⅰ型裂纹尖端的渐近响应。结果表明，裂纹尖端的弹性应变占主导地位的塑性应变，因此，柯西应力和应变状态的渐近给出的弹性K-场。裂纹尖端的弹性区是嵌入在一个环形的弹塑性区。裂纹尖端的渐近分析和有限元计算预测这一特点。当小规模屈服适用时，存在三种不同的区域：外部弹性K场、中间弹塑性场和内部弹性K场。内弹性核显著影响裂纹张开轮廓。当梯度理论的材料长度尺度$\ell$在塑性区尺寸估计的量级上时，裂纹尖端塑性被抑制，如由远程应力强度因子所指示的。本文提出了应变梯度塑性的广义J积分，并用它来描述短裂纹前的渐近响应。裂纹三点弯曲试样的有限元分析表明，裂纹尖端弹性区持续存在的体积塑性和外部J场。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Direct Identification of the Glass Transition: Growing Length Scale and the Onset of Plasticity
理解玻璃的机械性质仍然是难以捉摸的，因为玻璃化转变本身并没有完全理解，即使在二维玻璃形成物的充分研究的例子中也是如此。在这种情况下，我们在这里证明：（i）一个直接的证据，在玻璃化转变的发散长度尺度（ii）的玻璃化转变的识别与流体状区域的消失和（iii）外观在玻璃状态的流体状区域时，施加机械应变。这些流体状区域与非晶态固体中塑性的开始有关。在接近玻璃化转变时发散的弛豫时间是定量相关的。
2006-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Room-temperature dislocation plasticity in ceramics: Methods, Materials, and Mechanisms
本综述针对传统观点认为陶瓷室温无位错塑性的认知局限，收集介观-宏观尺度室温位错塑性证据，介绍实验方法与44种相关陶瓷，讨论位错力学机制，为开发位错基技术奠定基础。
2025-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Solid-state Synapse Based on Magnetoelectrically Coupled Memristor
研究La0.7Sr0.3MnO3/BaTiO3/La0.7Sr0.3MnO3多铁隧道结中磁电耦合忆阻器，实现电阻与突触可塑性的多重连续调控，为类脑计算提供新途径。
2025-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Machine learning-informed structuro-elastoplasticity predicts ductility of disordered solids
所有固体在足够高的机械负荷下屈服。在屈服点以下，所有无序固体的力学响应几乎是一样的，但在屈服点以上，每种不同的无序固体都以自己的方式响应。脆性系统可以在没有警告的情况下破碎，如普通的窗户玻璃，或者在断裂之前表现出应变局部化，如金属或聚合物玻璃。韧性系统，例如剃须膏等泡沫或蛋黄酱等乳液，可以无限流动，而不会产生应变局部化。虽然有调整应变局部化程度的经验策略，但没有解释其有效性或局限性的框架。我们发现，结构弹塑性（StEP）模型提供了微观理解应变局部化如何取决于结构，塑性和弹性的相互作用。
2023-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Physics of Topological Defects in Glasses
University of Milan（米兰大学）；University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；DEVCOM Army Research Laboratory（德文康姆陆军研究实验室）；Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育与研究学院浦那分校）
综述玻璃中拓扑缺陷的理论、数值与实验进展，揭示其与塑性变形和剪切带形成的关联，为无序材料塑性提供新视角。
2026-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A plastic flow theory for amorphous materials
从已知的塑性力学图象出发，导出了一组描述塑性流动的拉格朗日动力学方程。我们的推导是简单的流体，弹性和粘性固体理论的自然和直接的延伸。这些方程包含麦克斯韦模型作为一个特殊的限制。我们讨论了可用这组方程描述的塑性力学的一些结果。我们利用模型方程的简单的例子：应变的板和杆。我们发现，颈缩总是表现本身（而不是作为不稳定的结果），除非如果非常特殊的恒速拉伸过程。
2008-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical Thermodynamics of Strain Hardening in Polycrystalline Solids
本文首先对Langer、Bouchbinder和Lookman在2010年提出的位错介导塑性的统计热力学运动方程进行了系统的重新推导。然后，它使用该理论来解释的异常率硬化行为在1988年报告的Follansbee和Kocks，并探讨硬化率和晶粒尺寸之间的关系在1995年报告的Meyers等人。一个中心主题是需要物理为基础的，非平衡分析，在发展预测理论的强度多晶材料。
2015-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Crystal plasticity model of residual stress in additive manufacturing
选择性激光熔化作为增材制造技术正受到越来越多的关注。由大的温度梯度和不均匀的冷却过程引起的残余应力有利于裂纹的产生。在这项工作中，晶体塑性有限元模型被开发来模拟残余应力的形成，并了解增材制造过程中的塑性形变、晶粒取向和残余应力之间的相关性。从热流体流动和晶粒生长模拟的温度分布和晶粒结构实施到晶体塑性模型。提出了一种单元消除和再激活方法来模拟熔化和凝固，并重新初始化状态变量，如塑性形变，在重新激活的单元。通过比较由热应力引起的塑性形变随时间的变化，根据液体区域的刚度退化来判断该方法的准确性。该方法被用来研究平行和垂直于激光扫描方向的残余应力，以及沿这些方向的晶粒的最大施密德因子的相关性。残余应力的大小可以作为深度、晶粒取向和相对于熔池的位置的函数来预测。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Effects in the Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plasticity: Comparisons to Metallic Glass Data
我们扩展我们早期的剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性，包括热辅助分子重排的影响。我们的理论的这个版本是对非结晶固体中流动的传统理论的实质性修改和概括。在我们早期的工作中，它预测了一个动态的过渡之间的堵塞和流动状态在屈服应力。在该屈服应力以下，现在描述热辅助蠕变。我们表明，该理论占实验观察到的应变率依赖性的金属玻璃的粘度，它也捕捉到许多细节的瞬态应力-应变行为的这些材料在加载过程中。特别是，它解释了在足够高的应力作为低应力蠕变和屈服应力附近的塑性流动之间的过渡的超塑性的明显发病。我们还认为，这些变形过程的传统理论中存在内部不一致，并提出进一步的实验以及理论分析可能会导致更好地理解广泛的非平衡现象的方法。
2004-04-13 cond-mat.mtrl-sci
On the structure of metal plasticity constitutive equations and the physical origin of the plastic spin
本文通过对一个典型的体积单元的响应进行拟合，分析了金属多晶体的宏观弹塑性响应。为此目的，Hill（1967）（金属复合材料和多晶体本构律的基本结构。J. Mech. Phys. Solids，15，79-95），从而考虑了由塑性形变引起的结构变化。据发现，分配给一个组成晶体的滑移系统的演变类型的影响显着的本构系统的结构特征的整体响应。特别是，只有当滑移系被假定为对流与晶格的经典正规结构。任何其他类型的滑移系演化都会导致宏观塑性形变速率偏离屈服面的外法线。这为备受争议的塑性自旋概念提供了物理解释和严格定义。
2013-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Development of an Interatomic Potential for the Simulation of Defects, Plasticity and Phase Transformations in Titanium
提出了描述Ti的缺陷、塑性和高温相变的新的原子间相互作用势。拟合马氏体hcp-bcc相变温度需要一种有效而精确的方法来确定，我们应用了基于竞争固相熔化温度测定的分子动力学（MD）方法、Gibbs-Helmholtz积分和晶格开关Monte Carlo方法（LSMC）：这些方法在hcp-bcc相变温度上的一致性在2 K以内。我们能够开发嵌入的原子势，这给一个很好的适合无论是低温或高温数据，但不是两者兼而有之。第一个开发的潜力（Ti 1）再现hcp-bcc转变和熔化温度，并适合于相变和bcc Ti的模拟。另外两个电位（Ti 2和Ti 3）正确描述缺陷特性，可用于模拟hcp Ti中的塑性或辐射损伤。单个EAM势不能同时描述低温和高温相的事实可能归因于忽略了电子自由度，特别是bcc具有高得多的电子熵。从电势Ti 1和Ti 2的组合获得的温度依赖电势可以用于模拟任何温度下的Ti性质。
2016-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Space-time approach to microstructure selection in solid-solid transitions
固体中固体的成核是由明显的动力学不均匀性的出现引发的，这种不均匀性由“活性”粒子组成，其轨迹显示出从弹道到扩散的突然转变，与微观结构从{ \it孪晶马氏体}到{ \it铁素体}的不连续转变相一致。活性颗粒表现出间歇性的堵塞和流动。活性粒子轨迹的性质决定了转化固体的命运--在抑制单粒子扩散时，转化通过罕见的弦状相关激发进行，从而产生孪晶马氏体核。这些弦状的激发沿着由不活跃粒子建立的势能地形中的脊流动。我们使用轨迹空间中的热力学来描述这种转变，即活性粒子被非活性粒子限制的动力学作用。我们的研究汇集了玻璃，堵塞，塑性和固体成核的物理学。
2010-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Steady-state fracture toughness of elastic-plastic solids: Isotropic versus kinematic hardening
在韧性材料中扩展的I/II型裂纹的断裂韧性已经受到许多研究。然而，材料硬化定律的影响受到的关注非常有限，如果没有循环载荷，则各向同性硬化是默认选择。目前的工作扩展了现有的研究单调模式I/II稳态裂纹扩展的目标是比较预测从各向同性硬化模型与运动硬化模型。这项工作是通过一个专门构建的稳态框架进行的，该框架直接提供稳态解决方案。为了提供一个断裂准则，一个凝聚区模型被采用，并嵌入在裂纹尖端的稳态框架，而远场的控制算法，显着减少了平衡迭代的次数被用来耦合远场加载到正确的裂纹尖端开口。结果表明，稳态断裂韧性（屏蔽比）得到的随动硬化材料是大于相应的各向同性硬化情况。各向同性和运动学模型之间的差异与非比例加载条件和逆塑性有关。这也解释了当考虑模式II裂纹扩展时屏蔽比的消失差异，因为非比例加载不太明显，并且不存在反向塑性。
2018-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Order and Disorder in Solid-Electrolyte Interphases of Lithium-Metal Anodes
该研究利用低温扫描电子纳米束衍射技术，首次在锂金属负极固态电解质界面中观测到短程有序与氟化锂纳米微晶混合结构，并证明短程有序仅存在于高可逆性电解质中，从而揭示界面结构对锂沉积形貌和电池性能的直接调控作用。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
