Biominerals with Texture Gradients are Functionally Graded Bioceramics Toughened by Stress Delocalization
生物矿化生物体由于其产生具有特殊晶体控制的结构的能力而被广泛注意和广泛研究。首先，引起人们注意的是产生几乎单晶生物晶体的生物体，如海胆或双壳类。相比之下，具有看似无序的多晶生物装甲的生物矿化生物相对未被研究。然而，在黑唇珠母贝，珠母贝margaritifera的晶体有序，揭示了不同的晶体纹理的生物矿物是一个未被识别的功能梯度材料类。由于晶体的取向依赖性机械性能，改变晶体织构不可避免地引起杨氏模量的变化。珠母贝的情况下，这种晶体梯度的生物陶瓷的应力离域和应力强度因子降低，比非梯度的同行。这些研究结果表明，众多的生物矿物，这是因为它们的多晶性和不断变化的晶体纹理被认为是有序性差，可以被认为是分级材料，迄今尚未确定的新兴的机械性能。基本的设计原理非常简单，适用于广泛的晶体材料类别，因此可以作为未来生物启发功能材料的蓝图。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Diffraction Stress Factors Calculated Using a Maximum Entropy Method
本文首次将最大熵方法（MEM）应用于织构材料的衍射应力分析，通过有效刚度参数化，在冷轧铜和铁素体钢上验证了其高精度与计算效率，优于传统Voigt、Reuss和Eshelby-Kröner方法。
2025-05-22 cond-mat.mtrl-sci
On Nonlocal Cohesive Continuum Mechanics and Cohesive Peridynamic Modeling (CPDM) of Inelastic Fracture
在这项工作中，我们开发了一个基于键的凝聚周向力学模型（CPDM），并将其应用于模拟非弹性断裂使用细观尺度徐Needleman凝聚势。通过这样做，我们已经成功地开发了一个键为基础的粘性连续介质力学模型与内在的应力/应变措施，以及一致的和内置的宏观尺度的本构关系。本文的主要创新之处在于：（1）证明了所提出的非局部粘聚力连续介质力学模型的粘聚力与非局部周向应力是完全相同的：（2）首次将不可逆的内建粘聚力-应变关系应用到基于粘结的粘聚力周向力学中，模拟非弹性材料的行为，而不需要规定唯象的塑性应力-应变关系;（3）粘聚力具有轴向和切向分量，它们贡献了具有可变泊松比的非线性本构关系;（4）基于粘结的粘聚本构模型与粘聚断裂准则一致;（5）我们已经表明，所提出的方法能够模拟非弹性断裂并模拟非局部粘聚连续体中小规模屈服的韧性断裂。数值算例与有限元连续介质模型进行了比较，结果表明该方法是一种简单、有效的非局部粘性介质非弹性断裂模拟方法。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional In Situ Texture Development and Plasticity Accumulation in the Cyclic Loading of an alpha-Ti Alloy
高能同步辐射X射线被用来跟踪晶粒旋转和微观力学演变的六角Ti-7Al微观结构，因为它是循环加载低于其宏观屈服应力。通过200次循环的晶粒的演变揭示了在整个试样中冯米塞斯应力和取向的连续变化，表明塑性的缓慢积累，即使样品在低于其宏观屈服下循环。尽管（宏观）塑性应变的大小可以忽略不计，但晶粒的重新取向与拉伸织构的发展是一致的。据观察，在一个“硬”的取向（c轴接近加载方向）的晶粒保留更多的残余应力在其滑移系统卸载后比在一个“软”的取向的晶粒。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Learning inelastic constitutive models from stress-strain data under hard thermodynamic constraints
Univ. Grenoble Alpes, Inria, CNRS, Grenoble INP, Institute of Engineering, LJK（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家信息与自动化研究所、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、工程研究所、计算数学与知识实验室）
本文提出了一种热力学约束学习框架，通过嵌入非平衡热力学、客观性和稳定性作为硬约束，从标准宏观数据中学习本构模型，展示了其在不同复杂性不可逆材料中的热力学一致性和鲁棒性，以及在未见加载路径上的泛化能力。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Inelastic rotations and pseudo-turbulent plastic avalanches in crystals
晶体中的塑性形变常常产生无应力晶格中随机取向的小块结构。我们使用一种新的介观朗道型晶体塑性模型表明，在这样的纹理大晶格旋转可以起源于一个高度协调的非弹性滑移在微观尺度。我们的数值实验表明，位错雪崩，这导致形成这样的旋转，涉及伪湍流运动与幂律分布的空间相关性。
2023-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Exactly solvable model of sliding in metallic glass
在低温下，T -> 0，完美晶体的屈服应力等于其所谓的理论强度。非完整晶体的屈服应力由位错迁移率的应力阈值控制。非晶态固体既没有理想的结构，也没有滑移位错。其屈服应力，即宏观非弹性变形开始时的应力，取决于局部非弹性变形发生时的局部（归因于每个原子位置）临界应力的分布。本文描述了具有任意均匀局部临界应力分布的平面层强度和滑移的精确可解模型。找到了非热滑动的宏观应力门槛值，描述了滑动层的热激活蠕变动力学。热激活滑动的速率与低温强度参数密切相关。滑动激活体积与所施加的外部应力成比例，其中β<1。所提出的模型解释了多簇金属玻璃低温变形的机制和屈服应力，因为多簇金属玻璃的簇间边界是所述类型的自然滑动层。
2011-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Plastic-damage model for concrete in principal directions
本文讨论了混凝土的塑性损伤模型。基于各向同性材料的弹性试应力和投影塑性应力状态具有相同的特征向量，在主应力空间中建立加载面，而不用应力张量的不变量。该模型假设正交各向异性损伤方向与弹性预测应力状态的主方向一致（由同轴旋转裂纹模型激发）。由于这一假设，载荷表面和最近点投影算法仍然可以在主方向上形成。非弹性应变的演化是用极小化原理确定的。损伤和塑性部分的非弹性应变分离使用标量参数，这是假设为应力依赖。本文还讨论了一个有效的数值实现。一个说明性的例子证明了该模型的性能。
2007-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Growth Stress Induced Tunability of Dielectric Constant in Thin Films
结果表明，生长应力对氧化锆薄膜的介电常数有很大的影响。参数的正确组合-相，纹理和应力-示出产生具有高介电常数和最好的等效氧化物厚度为0.8 nm的膜。应力对介电常数的影响是双重的，首先是对相变的影响，其次是对原子间距离的影响。我们详细讨论和解释了应力、相变和介电常数之间相互作用的物理机制。
2015-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Stress evolution in plastically deformed austenitic and ferritic steels determined using angle- and energy-dispersive diffraction
本研究利用高能X射线衍射测量晶格应变，验证了Eshelby-Kröner模型对X射线应力因子的近似，并采用弹塑性自洽建模(EPSC)方法成功分析了奥氏体和铁素体钢中一阶与二阶应力的演化及非线性特征。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Elasticity-driven Nanoscale Texturing in Complex Electronic Materials
许多复杂电子材料的精细探针揭示了应变、电荷和磁化强度的符号变化织构的不均匀微结构，形成曲折的条带、条带段或液滴。我们介绍并模拟了一个金斯堡-朗道模型的结构转变，应变耦合到电荷和磁化。电荷掺杂充当局部应力，其使周围的单元电池变形而不产生缺陷。这种看似无害的约束弹性'兼容性'，实际上诱导关键的各向异性长程部队的单细胞离散对称性，交织相反的符号竞争应变产生极化弹磁纹理的复合变量。随机局部掺杂的模拟低于固-固转变温度揭示了丰富的多尺度织构从诱导的弹性场：纳米级相分离，介观尺度的内在不均匀性，纹理交叉耦合到外部应力和磁场，和温度相关的渗流。我们描述了这种复合纹理极化子的概念可以是有价值的掺杂锰氧化物，铜酸盐和其他复杂的电子材料。
2003-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Influence of microstructure on the application of Ni-Mn-In Heusler compounds for multicaloric cooling using magnetic field and uniaxial stress
利用Ni-Mn基变磁形状记忆合金对不同外界刺激（如磁场、单轴应力和静水压力）的巨热响应的新型多热制冷是一种有希望的节能环保制冷候选方案。然而，在文献中很少讨论当几个外场同时或顺序施加时微观结构的作用。本文采用真空吸铸法和电弧熔炼法合成了Ni-Mn-In三元合金，并分析了合金的微观结构对磁场和单轴应力响应的影响。结合SEM-EBSD和应力-应变数据，揭示了织构对应力诱发马氏体相变的显著影响。结果表明，<001>织构可以大大降低临界相变应力。晶粒尺寸对材料失效的影响进行了论证，并研究了其对磁场诱导相变动力学的影响。建立了温度-应力相图和温度-磁场相图，并用$Δ{s_T}$和$Δ{T_{ad}}$表征了材料的单热性能。将循环$Δ{T_{ad}}$值与在多热量利用滞后循环中获得的值进行比较。事实证明，吸铸微观结构和这两种刺激的组合，使出色的热量效果，在适度的外部领域，可以显着超过单一的热量性能。特别是对于Ni-Mn-In合金，当施加55 MPa的中等顺序应力时，在1.9 T的磁场中的最大循环效应增加超过200%至-4.1 K。我们的研究结果说明了显微组织的至关重要的作用，使用Ni-Mn基变磁性记忆合金的多色冷却。
2021-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of plastic anisotropy of textured polycrystalline sheets based on a new single crystal model
本文预测了织构对多晶金属板材塑性性能各向异性的影响。使用Cazacu、Revil和Mendola（2017）开发的新单晶屈服准则对成分晶粒行为进行建模。对于理想织构组分，屈服应力和塑性应变比可以用解析法求得。对于强织构板的情况下，包含一个理想的纹理组件的蔓延，多晶响应的基础上获得数值相同的单晶标准。结果表明，对于取向差散射宽度高达25度的纹理，数值预测是非常接近的解析获得的理想纹理。此外，无论样品中的晶粒数，Lankford系数有有限的值为所有的加载方向。还介绍了几个理想的纹理组件的组合与纹理的纸张的说明性例子。基于对组成颗粒的塑性行为的新描述的预测的多晶行为的模拟捕获了各个织构组分对各向异性的总体程度的影响。多晶的模拟结果也进行了比较，获得使用封闭形式的公式，结合一个简单的混合物的纹理中存在的理想成分的分析估计。分析估计显示出与模拟结果相同的趋势。因此，宏观性能的塑性各向异性的趋势可以充分估计分析。
2017-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Experimental and numerical analysis of cyclic deformation and fatigue behavior of a Mg-RE alloy
Mg-1 Mn-0.5Nd合金的应变控制疲劳合金进行了实验和模拟研究。显微组织由分散的强织构晶粒（13%）嵌入具有随机织构的晶粒基体中组成。循环应力-应变曲线显示有限的拉压各向异性，因为有限的织构。由于孪晶的存在，压缩下的循环硬化和拉伸下的循环软化发生。此外，断裂试样的孪晶体积分数取决于试样是在拉伸还是压缩下断裂，表明在整个疲劳寿命期间都会发生孪晶-去孪晶。采用计算均匀化方法模拟了多晶合金的力学响应。使用现象学晶体塑性模型对Mg晶粒的行为进行建模，该模型考虑了基底、棱柱和锥体滑移（包括各向同性和运动硬化）以及孪晶和去孪晶。模型参数由不同循环应变幅下的循环应力-应变曲线标定。数值模拟被用来了解占主导地位的变形机制，并预测疲劳寿命的疲劳指标参数的基础上，在每个疲劳周期的累积塑性剪切应变的装置。
2020-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Modulation of Spin Splitting and Persistent Spin Textures in Low-Symmetry 2D Hybrid Perovskites: A case study of RP phase
本研究通过应变调控揭示了低对称二维混合钙钛矿中持久自旋纹理的特性及其自旋分裂的可调性，为自旋电子学应用提供了新思路。
2025-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Deformation behavior of Mg-8.5wt.%Al alloy under reverse loading investigated by in-situ neutron diffraction and elastic viscoplastic self-consistent modeling
研究了挤压态Mg-8.5wt.%合金的循环变形行为采用原位中子衍射和弹粘塑性自洽（EVPSC）模型结合孪生/去孪生（TDT）方法，系统研究了常规挤压织构和变形织构的铝合金。研究了孪晶和去孪晶对Mg-8.5wt.%合金变形行为的影响研究了铝合金的宏观应力-应变响应、各种变形机制活动的演变、织构的演变、内弹性应变的演变和衍射峰强度的演变。具有常规挤压织构的合金在初始压缩过程中经历孪生，在反向拉伸过程中经历去孪生。相同的合金在初始拉伸过程中不有利于孪生，而是在反向压缩过程中。具有改性织构的合金在初始拉伸期间经历孪生，随后在反向压缩期间经历解孪生。研究结果揭示了初始织构、加载路径、滑移、孪晶、去孪晶对镁合金循环行为的影响。
2015-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of texture and microstructure during accumulative roll bonding of aluminum AA5086 alloy
采用累积叠轧复合技术成功地制备了铝镁基合金AA 5086强结合带材。为此目的，最多使用了八次通行证。使用电子背散射衍射（EBSD）技术的显微结构表征表明在层状显微结构内形成亚微米尺寸（~200-300 nm）的亚晶粒。该材料具有强烈的纹理，其中各个层具有典型的FCC轧制纹理成分。由于晶粒细化和加工硬化，经过8道次后，0.2%的屈服强度（PS）提高了3倍以上
2017-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Prediction of local elasto-plastic stress and strain fields in a two-phase composite microstructure using a deep convolutional neural network
本文提出基于3D U-Net卷积神经网络的深度学习框架，通过两步训练策略快速预测两相纤维增强复合材料在加载-卸载路径下的微观弹塑性应力与应变场，大幅提升计算效率。
2023-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The effect of normal stress on stacking fault energy in face-centered cubic metals
George Mason University（乔治梅森大学）
研究通过DFT计算分析正常应力对FCC金属中位错堆垛故障能的影响，发现压缩应力增加稳定和不稳定堆垛故障能，拉应力则降低，且DFT结果与部分势函数预测不符，需改进势函数以准确表征应力效应。
2026-04-06 cond-mat.mtrl-sci
On the appearance of fractional operators in non-linear stress-strain relation of metals
找到一个精确的应力-应变关系，能够描述金属在{成形}和加工过程中的力学行为，是力学的几个领域中的一个重要挑战，在技术领域具有重大影响。事实上，为了预测材料的真实力学行为，本构关系必须能够考虑弹性、粘性和塑性现象。大多数本构模型都是基于经验证据和/或理论方法，并提供了一个很好的预测几种材料的力学行为。本文提出了一种基于分数阶算子的非线性应力应变关系。建议的本构关系是基于积分公式，并考虑到材料的粘弹性行为和非弹性现象时，出现的应力达到一个特定的屈服值。利用所提出的应变历程本构关系对两种金属合金的拉伸实验数据进行了拟合。一个最佳拟合的程序证明了建议的应力-应变关系的准确性，并将其结果与一些经典模型得到的结果进行了比较。我们的结论是，所提出的模型提供了最好的结果，在预测的力学行为的低和高值的应力/应变。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic strain-control of stability and current-induced motion of skyrmions in chiral magnets
外部磁场、温度和自旋极化电流通常用于产生和控制纳米级涡旋状自旋配置，例如磁skyrmions。虽然这些方法已被证明是成功的，但由于高功耗和耗散，它们不是节能的。磁致弹性（MEL）效应是磁性和机械变形之间的耦合，它为纳米尺度下的磁性控制提供了一种新的方法。在电子和自旋电子器件的长度尺度不断减小的背景下，这是非常有趣的。因此，它是可取的，以建立一个全面的框架，能够预测机械应力的影响，并使确定性控制的磁纹理和skyrmions。在这项工作中，使用先进的多尺度模拟和洛伦兹透射电子显微镜测量方案，我们证明了确定性控制的拓扑磁纹理和skyrmion创建在薄膜和赛道的手征磁体。我们的研究不仅考虑了单轴应力，而且考虑了薄膜器件中普遍存在的双轴应力。双轴应力，而不是单轴的，被证明是更有效地创建或湮灭skyrmions时，MEL系数和应变具有相同或相反的符号，分别。它也被证明是一种可行的方法来稳定skyrmions和控制其电流诱导运动的赛道记忆。我们的研究结果打开了部署的机械应力，以创建新的拓扑自旋纹理，包括merons，并在控制和优化的skyrmion为基础的设备的前景。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Review on phase transformations, fracture, chemical reactions, and other structural changes in inelastic materials
回顾了非弹性材料中相变、断裂和其他结构变化之间相互作用的选定基本课题。它主要集中在作者小组在过去三十年中发展的概念和影响我们的许多论文。它包括一个一般的热力学和动力学理论与尖锐的界面和内相场的方法。许多分析（即使在大应变）和数值解说明了发达国家的理论和它们的应用到实际现象的主要特点。相干，半相干，和非相干接口，以及界面与消粘和中间液体（无序）相进行了讨论。表面和规模引起的现象之间的相互作用的相变与断裂和位错，以及继承的位错和塑性应变的重要性被证明。讨论并模拟了一些非平凡现象，如通过中间（虚拟）熔体的固-固相变、作为高应变率加载下塑性形变和应力松弛新机制的虚拟熔体、高压下塑性剪切引起的相变和化学反应等。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modeling of inelastic materials with Thermodynamics-based Artificial Neural Networks (TANN)
Nantes Université（南特大学）；Ecole Centrale Nantes（南特中央理工学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）
具有微结构的非弹性材料的力学行为非常复杂，很难用启发式的经验本构模型来把握。为此，多尺度均匀化方法通常用于对固体和结构的宏观力学行为进行可靠、准确的预测。然而，这种方法的计算成本非常高，并且对于涉及非弹性材料的实际规模应用是禁止的。在这里，我们提出了所谓的基于热力学的人工神经网络（TANN）的非弹性和复杂的微观结构的材料的本构建模。我们的方法集成了基于几何学的降维技术和基于几何学的深度神经网络，以自主的方式识别本构律并发现复杂非弹性材料的内部状态变量。TANN在预测平均和局部应力-应变响应，自由能和耗散率的效率和准确性证明了规则和扰动的二维和三维晶格微结构在非弹性。TANN能够识别表征复杂微结构场非弹性变形的内部状态变量。这些内部状态变量，然后被用来重建在给定的状态下的微结构的微变形场。最后，采用双尺度均匀化格式（FEMxTANN）求解大规模边值问题。使用TANN的均匀化模型的高性能说明通过详细的比较与大规模的微观结构计算。一个很好的协议是各种单调和循环应力应变路径。
2022-05-31 cond-mat.mtrl-sci cs.CE cs.LG
Atomic-scale Deformation Process of Glasses Unveiled by Stress-induced Structural Anisotropy
由于玻璃结构的无序性质，实验解决变形玻璃的原子尺度结构变化仍然具有挑战性。在这里，我们表明，热机械变形后，结构各向异性成为不同类型玻璃（金属玻璃、氧化物玻璃、非晶硒和聚合物玻璃）的一般标志，并且与检测到的局部非仿射原子位移高度相关。高能X射线衍射技术。通过分析各向异性对密度函数，我们揭示了原子水平的机制负责的塑性流动，这显着不同的金属玻璃和共价玻璃。金属玻璃中的结构重排是通过切割和形成原子键来介导的，这发生在嵌入弹性基质中的一些局部非弹性区域中，而共价玻璃中的结构重排是通过原子键或链的旋转来介导的，而键长没有改变，这以较少的局部方式发生。
2022-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of the equilibrium component of the stress tensor of filled elastomeric materials with taking into account the Mullins softening effect
弹性体是粘弹性材料，其性能显著依赖于加载速率。这些材料所经受的实际应力是平衡项和耗散（非弹性）项之和。在非常低的加载速率下，我们可以消除时间效应的显著影响，并将材料建模为超弹性。本文考虑了平衡应力的实验测定和随后的数学描述的特点。验证所提出的方程已进行了一系列的实验-循环单轴试验的基础上，相同的基质，但不同的填料含量和不同的最大变形程度下的材料样品。
2018-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modelling the inelastic constitutive behaviour of multi-layer spiral strands. Comparison of hysteresis operator approach to multi-scale model
针对多层螺旋股线的非弹性弯曲响应问题，研究提出流变模型和基于Prandtl-Ishlinskii迟滞算子的数据驱动灰箱模型两种方法，仅用单调响应预测循环响应，对比二者可明确迟滞算子模型参数的物理意义。
2024-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Stress Propagation in Two Dimensional Frictional Granular Matter
的应力分布和晶粒的重新取向，在一个点的力施加到一个预加载的二维颗粒系统，计算的背景下的连续理论，结合纹理的包装。当高摩擦力阻止颗粒间接触处的滑动时，各向异性填料沿着两个峰传播应力，这两个峰合并成一个单峰，因为填料被无序化成较低的各向异性结构;这个单峰可能比各向同性情况下更宽或更窄，这取决于填料的制备。在较低的摩擦，有效的处理滑动接触产生尖锐的峰值，并最终奇异的极限，应力沿直线传播。最近的实验，以及双曲线模型的方面，根据这些结果进行了讨论。
2002-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Creep deformation of WC hardmetals with iron-based binders
铁由于其较低的成本和毒性而成为WC硬质合金中替代钴的候选者。在900-1200 °C下对WC-FeCr硬质合金进行压缩测试。特别注意的是稳态蠕变速率和应力指数（n）在等应力处理。三个制度的应力依赖性进行了观察。WC-Co的两个特征是：中等应力下的幂律蠕变（n~3）和较高应力（通常> 100 MPa）下的晶界滑动（n~1）。还观察到一个未报道的低应力（<10 MPa）区，其指数为n~2。通过结合电子显微镜与X-射线衍射织构测量，低应力制度是由于粘性流动的粘结剂，这是由扩散蠕变容纳在WC骨架。该机理可适用于其它硬质合金。与类似的WC-Co材料相比，WC-FeCr在1000 °C以下显示出改善的抗蠕变性，这可以通过其较低的自扩散性和WC比Co更低的溶解度来解释。然而，在对应于液态共晶形成的温度（~1140 °C）下，其抗蠕变性变得较差。这些结果表明，FeCr可能是一个合适的替代钴的共晶温度不超过。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Cubic Double Perovskites Host Noncoplanar Spin Textures
具有非共面磁性结构的磁性材料在非平凡拓扑结构的驱动下可以表现出不同寻常的物理性质。拓扑活性态通常是多q结构，这是具有挑战性的稳定模型和材料中识别。在这里，我们使用非弹性中子散射实验表明，绝缘双钙钛矿Ba 2 YRuO 6和Ba 2LuRuO 6主机的面心立方晶格上的非共面3-q结构。我们的中子散射数据的定量分析表明，这些3-q状态是稳定的双二次相互作用。我们的研究确定了双钙钛矿作为一类非常有前途的材料，以实现拓扑磁性，阐明了这些材料中的3-q状态的稳定机制，并建立了粉末样品的中子光谱作为一种有价值的技术，以区分多q和单q状态，促进拓扑非平凡磁性材料的发现。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On plastic deformation and fracture in Si films during electrochemical lithiation/delithiation cycling
对锂离子电池电极材料硅的变形、断裂和疲劳行为进行了原位研究。硅的薄膜（100-200 nm）在半电池配置中循环，其中锂金属箔作为反电极/参比电极，具有在碳酸亚乙酯、碳酸二亚乙酯、碳酸二甲酯溶液（1：1：1，wt.%）中的1 M六氟磷酸锂。作为电解质。在电化学锂化和脱锂过程中的Si薄膜电极中的应力演化是通过使用多光束光学传感方法监测衬底曲率来测量的。应力测量值已被校正的贡献，从残余应力所产生的沉淀沉积。本文提出了一种间接估算固体电解质界面层和表面电荷对应力测量的潜在误差的方法。薄膜在锂化和脱锂过程中发生了广泛的非弹性变形。锂化过程中的峰值压应力为1.48 GPa。应力数据与电子显微镜观察结果一起用于估计锂化硅的上限断裂阻力，约为9-11 J/m^2。断裂起始和裂纹密度演化作为循环数的函数也被报道。
2013-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the mechanisms of electroplasticity from a crystal plasticity perspective
电塑性是指在电脉冲作用下，材料的流变应力降低的现象。电脉冲作用下材料流变应力的降低主要是由于焦耳热软化、顺磁障碍物对位错的脱钉扎以及电子风力对位错的作用。然而，有没有共识，在文献中的相对幅度的流动应力的减少，导致从这些机制。在本文中，我们扩展了位错密度为基础的晶体塑性模型，将电塑性的机制，并进行模拟，其中一个单一的电脉冲施加在压缩变形的多晶FCC材料与随机纹理。我们分析流动应力的减少，以了解电塑性的不同机制的相对重要性，并描绘它们对与电脉冲和位错运动相关的各种参数的依赖关系。我们的研究表明，流动应力的降低主要是由于顺磁障碍和焦耳加热的位错脱钉机制，其相对优势由对应于特定材料的晶体塑性参数的具体选择决定。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Finely Tunable Thermal Expansion of NiTi by Stress-Induced Martensitic Transformation and Thermomechanical Training
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Korea University（高丽大学）；Inha University（仁荷大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文通过应力诱导马氏体相变和热机械训练，实现NiTi合金热膨胀系数的精细调节，展示了接近零的平面CTE及进一步优化的可能。
2026-02-20 cond-mat.mtrl-sci
A texture tensor to quantify deformations: the example of two-dimensional flowing foams
在材料的连续描述中，应力张量场$\bar{% \barσ}$量化了相邻区域施加在材料区域上的内力。弹性固体的经典理论假定$\bar{\barσ}$决定应变，而流体力学假定$\bar{\barσ}$决定应变速率。为了将这两个成功的理论扩展到更一般的材料，即显示弹性和流体性质的材料，我们最近引入了一个描述符，将经典应变概括为包括塑性形变："统计应变"，基于微观细节的平均值（"量化变形的纹理张量" M.Au.，Y.J. J.A.G. F. G，配套论文，{\em Granular Matter}，同一期）。在这里，我们应用这样的统计分析，以二维泡沫稳定地流过收缩，这两种理论都无法达到的问题，并证明泡沫具有弹性（线性和各向同性）连续介质。
2003-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From Deposition Stress to Surface Reactivity: Strain-Dependent Hydrogen Evolution on Sputtered Platinum Thin Films
Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学）；University Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Center for Interface-Dominated High Performance Materials, (ZGH) Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学界面主导高性能材料中心）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
研究通过调节溅射压力改变铂薄片的应力状态，发现低压力下薄片具有更高的氢演化反应活性，而高压力导致活性降低，揭示了残余应变、微结构和氢覆盖度的相互作用机制。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Probing magnetic orbitals and Berry curvature with circular dichroism in resonant inelastic X-ray scattering
共振非弹性X射线散射（RIXS）可以探测材料中选定原子的局部激发，包括价带和导带之间的粒子-空穴跃迁。这些跃迁受相应布洛赫波函数的基本性质控制，包括轨道和磁自由度，以及量子几何性质，如贝里曲率。特别是，与Berry曲率密切相关的轨道角动量（OAM）可以表现出非平凡的动量依赖性。我们演示了如何从RIXS的圆二色性中提取有关OAM纹理的信息。基于第一性原理处理的关键成分-光-物质相互作用-的精确建模，我们模拟了原型过渡金属二硫属化物MoSe $_2$和二维拓扑绝缘体1 T $^\prime$ -MoS $_2$的二向色RIXS光谱。由一个直观的图片的光学选择规则的指导下，我们讨论了如何的动量依赖OAM体现在二向色RIXS信号，如果一个控制的动量转移。我们的计算进行了典型的实验几何形状和参数制度，并证明在即将到来的实验中观察到的预测圆二色性的可能性。因此，我们的工作建立了一个新的途径来观察量子材料中的Berry曲率和拓扑状态。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adapting U-Net for linear elastic stress estimation in polycrystal Zr microstructures
提出了一种改进的U-Net卷积神经网络结构来估计a-Zr（hcp）多晶晶粒结构中的线弹性相容应力。使用VGrain软件生成训练数据，其中规则性α为0.73，晶粒结构和ABAQUS的均匀随机取向使用有限元法评估应力焊接。初始数据集包含200个样本，其中20个样本从训练中保留以进行验证。使用CPU或GPU，该网络可提供约200倍至6000倍的加速，与有限元分析相比，可节省大量内存，准确度可降低10%。网络性能不相关的晶粒结构的规则性或纹理，显示泛化的网络超出了任意Zr晶体结构的训练集。测量了使用200和400个样本进行训练时的性能，发现当数据集的大小增加一倍时，准确率提高了约10%。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Simulations of multivariant Si I to Si II phase transformation in polycrystalline silicon with finite-strain scale-free phase-field approach
采用无标度相场方法（PFA）和相应的有限元方法（FEM）模拟了多晶聚集体中立方Si Ⅰ到四元Si Ⅱ的马氏体相变（PT）。该模型的重要特征是大的和非常各向异性的相变应变张量$\varepsilon_{t}=\{0.1753;0.1753; -0.447\}$和应力张量依赖的非热耗散阈值PT，这产生了计算的基本挑战。具有55和910随机取向晶粒的3D多晶体在周期性边界条件和零平均横向应变下经受单轴应变和应力控制载荷。耦合演化的离散马氏体显微组织，马氏体变体和Si II的体积分数，应力和相变应变张量，和织构的介绍和分析。宏观变量有效地代表多变量的转换行为。55和910晶粒的宏观应力-应变和相变行为接近（差异小于10%）。这使得宏观本构方程的确定，通过处理骨料与少量的颗粒。大的相变应变和晶界导致数十GPa的巨大内应力，影响微观组织演变和宏观行为。与单晶相反，由于PT和负的局部切线模量的局部机械不稳定性在宏观尺度上通过由晶界阻止/减缓Si II区域的生长并产生内部背应力来稳定。这导致PT期间的压力增加。所开发的方法可用于研究类似的PT与大的转化菌株，并进一步发展，包括塑性应变和应变诱导的PT。
2023-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Simulating Heterogeneity within Elastic and Inelastic Discrete Mechanical Models
本文比较了离散力学模型中引入非均匀性的两种方法，发现基于几何结构的标准离散模型与随机化接触参数的均匀模型在局部响应和断裂行为上存在根本差异，尽管宏观响应可通过参数调节实现一致。
2025-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cs.CE
This study is about the properties of the sets of objects associated in a structure resulting from multiple-processes involving chance as are materials whose texture is unordered and random. Being a paper scientist the author refers to the sheet of paper which is a stochastic fibrous set whose porous texture can be considered as an archetype for many natural or artificial human structures. The paper properties are correlated with its texture by taking account the effect of chance occurring during its manufacturing process. The theoretical developments, the formalism and the application methods…
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of magnetic stripes under uniaxial stress in La$_{1.885}$Ba$_{0.115}$CuO$_4$ studied by neutron scattering
利用中子散射研究 La$_{1.885}$Ba$_{0.115}$CuO$_4$，发现单轴应力抑制静态磁条纹并使涨落动量移向 1/8 公度值，揭示超导与静态磁性的权衡。
2022-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Critical resolved shear stresses for slip and twinning in Mg-Y-Ca alloys and their effect on the ductility
研究了挤压态Mg-5 Y-0.08Ca（wt. %）合金进行了分析，通过微柱压缩测试单晶沿不同的取向-选择激活特定的变形模式-以及滑移痕迹分析，透射电子显微镜和透射菊池衍射。多晶合金在拉伸时表现出显著的延展性（约32%），拉伸和压缩之间的屈服强度差异可以忽略不计。发现固溶体中Y和Ca的存在导致<a>基底滑移（29 $\pm$ 5 MPa）、<c+a>锥体滑移（203 $\pm$ 7 MPa）和拉伸孪晶形核（148 MPa以上）的CRSS大幅增加，而棱柱滑移的CRSS<a>仅增加到105 $\pm$ 4 MPa。Mg-Y-Ca合金中滑移和拉伸孪晶的CRSS的变化改变了多晶体中的主要变形机制。特别地，拉伸孪晶<a>在沿a轴的压缩变形期间被棱柱滑移取代。孪晶的减少（其通常在织构化合金中的塑性形变中引起强各向异性）和棱柱滑移的激活<a>（其提供了具有有限硬化的额外塑性形变机制）是合金的大拉伸延展性的原因。
2023-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Inelastic Constitutive Kolmogorov-Arnold Networks: A generalized framework for automated discovery of interpretable inelastic material models
Computational Mechanics in Medicine, Applied Medical Engineering, RWTH Aachen University（医学计算力学与应用医学工程，亚琛工业大学）；Institute for Continuum and Material Mechanics, Hamburg University of Technology（连续力学与材料力学研究所，汉堡工业大学）；Institute of Applied Mechanics, University of Erlangen-Nuremberg（应用力学研究所，埃尔朗根-纽伦堡大学）；Institute of Material Systems Modeling, Helmholtz-Zentrum Hereon（材料系统建模研究所，海德堡中心）
研究固体力学中材料本构关系识别问题，借助非弹性本构柯尔莫哥洛夫 - 阿诺德网络，能自动发现描述材料弹塑性行为的符号本构定律，用合成与实验数据验证其优势。
2026-07-20 cond-mat.mtrl-sci cs.AI physics.comp-ph
Lattice Discrete Particle Model (LDPM) for pressure-dependent inelasticity in granular rocks
本文论述了格子离散颗粒模型（LDPM）的制定，校准和验证的颗粒岩石的压力相关的非弹性响应的模拟。LDPM是在离散力学的框架下制定的，它模拟了胶结颗粒系统的非均匀变形的离散相容性/平衡方程定义在晶粒尺度上。提出了一种数值策略，以产生一个现实的微观结构的砂岩的实际粒度分布的基础上，该方法的能力进行了说明，参考特定的情况下，Bleurswiller砂岩，即粒状岩石，已被广泛研究，在实验室规模。基于静水压缩、低围限下的脆性破坏和高围限下的塑性行为等三轴试验结果，标定了LDPM的细观力学参数。结果表明，LDPM允许探索细尺度非均匀性对岩心非弹性响应的影响，在广泛的应力条件下实现优异的定量性能。此外，LDPM模拟表明，它的能力，捕捉不同模式的应变局部化在一个统一的力学框架，这使得这种方法适用于各种各样的地质力学设置。这种有前途的性能表明，LDPM可能构成一个可行的替代现有的离散数值方法的粒状岩石，以及一个通用的工具，其复杂的变形/故障模式的解释和开发的连续模型捕捉微观尺度的异质性的影响。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Degradation-Aware and Machine Learning-Driven Uncertainty Quantification in Crystal Plasticity Finite Element: Texture-Driven Plasticity in 316L Stainless Steel
本研究提出一种机器学习驱动的框架，结合晶体塑性有限元模拟与代理模型，量化316L不锈钢焊接件中织构变异性导致的塑性不确定性，识别Cube和Goss织构为退化关键因素，大幅降低计算成本。
2025-05-24 cond-mat.mtrl-sci stat.AP
Strain distribution in polycrystals: Theory and Application for Diffraction Experiments
具有高度各向异性性质的晶粒的组分的随机织构的多晶材料可以被认为是全局各向同性的。为了确定各向同性的属性，如弹性或导电性，我们提出了一个理论，用于平均相应的张量统一Voigt的，Reuss的或其他自洽的均匀化理论的系数。我们应用该方法来确定弹性模量的无织构多晶体与任意晶体结构，恢复实验数据与立方材料的高精度。我们表明，平均模量可以用来预测分析的应力和应变状态内的单个晶粒与中子衍射测量的比较证明。最后，我们讨论了一些可能的概括织构材料的进一步应用。
2018-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A generalized dual potential for inelastic Constitutive Artificial Neural Networks: A JAX implementation at finite strains
Institute of Applied Mechanics, RWTH Aachen University, Germany（应用力学研究所，亚琛工业大学，德国）；Institute for Continuum and Material Mechanics, Hamburg University of Technology, Germany（连续介质与材料力学研究所，汉堡技术大学，德国）；Department of Mechanical Engineering, Stanford University, United States（机械工程系，斯坦福大学，美国）
本文提出一种满足热力学一致性的广义对偶势，用于非弹性本构人工神经网络（iCANNs），通过JAX实现并验证了其能稳健发现可解释的粘弹性材料模型。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.CE
CP-Agent: A Harness-Engineered Agent for Crystal Plasticity Simulation Workflows
CP-Agent是面向晶体塑性模拟工作流的引擎工程智能体，基于ReAct范式自主执行建模流程，通过工具模式编码领域知识，在四个案例中成功校准参数、复现织构演化，实现自动化与物理可解释性。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci cs.AI
Evaluation of local stress state due to grain-boundary sliding during creep within a crystal plasticity finite element multi-scale framework
以往的研究表明，晶界滑动可以加速蠕变速率，并产生大的内应力，可以导致损伤的发展，例如形成楔形裂纹。本研究提供了更多的洞察晶界滑动（GBS）的影响，对现实的多晶聚集体在蠕变过程中的变形行为，通过一个计算框架的发展，结合：i）使用界面元件在晶界处滑动，和ii）特殊的三相点（在2D中）或三线（在3D中）元件，以防止在微结构中的这些位置处的人工扩张，基于晶体塑性本构模型的时间相关的非弹性变形的单个晶粒。不同尺度的实验数据被用来校准框架，并与模型预测进行比较。我们特别考虑316型不锈钢蠕变过程中晶界滑动的影响，该不锈钢广泛用于英国先进气冷核反应堆（AGR）的结构部件。据发现，晶粒的各向异性变形和相邻晶粒之间的晶体取向的失配在确定给定边界上的滑动程度中起着重要的作用。它们对晶粒内应力发展的影响，特别是在三晶粒交界处，以及沿横向边界轴向应力的增加被量化。文章表明，沿刻面的应力的大小是高度依赖于相邻晶粒的结晶取向和相对量的滑动。在相邻晶粒由塑性更硬的晶体取向组成的情况下，横向于所施加的载荷的边界倾向于承载100-180 MPa量级的更高的法向应力。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
