PH-Net: Parallelepiped Microstructure Homogenization via 3D Convolutional Neural Networks
随着增材制造的快速发展，微结构引起了学术界和工业界的兴趣。数值均匀化方法在分析微结构力学行为方面已经得到了很好的研究，但是它太耗时，不适合在线计算或需要高频调用的应用，例如，拓扑优化数据驱动的均匀化方法作为更有效的选择出现，但将微结构限制为立方体形状，这对于具有更一般形状的周期性微结构是不可行的，例如，平行六面体本文介绍了一种用于平行形状微结构快速均匀化的三维卷积神经网络（CNN），称为PH-Net。与现有的数据驱动方法相比，PH-Net预测了特定宏观应变下微结构的局部位移，而不是直接均匀材料，这促使我们提出了一种基于最小势能的无标记损失函数。对于数据集的构建，我们引入了形状-材料变换和体素-材料张量来编码微结构类型，基础材料和边界形状作为PH-Net的输入，这样它是CNN友好的，并增强了PH-Net在微结构类型，基础材料和边界形状方面的泛化能力。与数值均匀化方法相比，PH-Net预测均匀化属性具有数百个加速，甚至支持在线计算。此外，它不需要标记数据集，因此在训练处理方面比当前的深度学习方法快得多。受益于预测局部位移，PH-Net提供了均匀的材料特性和微观力学特性，例如，应变和应力分布，屈服强度等，我们设计了一组物理实验，并验证了PH-Net的预测精度。
2022-06-22 cond-mat.mtrl-sci cs.GR
Homogenization of periodic hexa- and tetrachiral cellular solids
用两种不同的方法研究了具有周期性六手性和四手性微结构的拉胀胞状固体的均匀化。第一种方法是基于将蜂窝状固体表示为被均匀化为微极连续体的梁晶格。第二种方法被开发来分析周期性细胞设想为一个二维域组成的可变形部分，如环，韧带和可能的嵌入式矩阵内部这些。该方法基于作者提出的第二位移梯度计算均匀化（Bacigalupo和Gambarotta，2010）。由微极均匀化得到的弹性模量表示在解析形式，从它出现明确的手征性参数，这是相对于网格的线连接的环的中心的韧带的倾斜角的依赖。对于六手性细胞，Liu等人，2012年，发现，显示拉胀性质的晶格与弹性耦合模量之间的正常和不对称的应变;一个属性，已确认在这里的四手征晶格。与六角晶格不同，四角晶格的经典本构方程的特征在于通过弹性模量的正应变和剪切应变之间的耦合，该弹性模量是手性参数的奇函数。此外，这种晶格被发现表现出显着的变化的杨氏模量和泊松比与所施加的单轴应力的方向。在等效二阶梯度连续谱中也定性地检测了等效微极连续谱的性质。
2014-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Auxetic behavior and acoustic properties of microstructured piezoelectric strain sensors
采用具有拉胀弹性行为的压电周期性蜂窝晶格结构的多功能复合材料的使用是压电传感器设计中的一个最近的和有前途的解决方案。在目前的工作中，周期性的反四手拉胀晶格结构，其特征在于不同的几何形状，被考虑和机械和压电响应进行了研究。采用一阶计算均匀化方法得到等效压电性能，推广到机电耦合的情况下，并采用各种极化方向。两个例子，在平面和平面外的应变传感器的设计概念。此外，压电弹性动力频散分析采用Floquet-Bloch分解。研究了具有拉胀拓扑结构的周期性压电材料的声学行为，并探测到了可能的带隙。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Validity of crystal plasticity models near grain boundaries: a contribution of elastic strain measurements at the micron scale
同步辐射劳厄显微衍射和数字图像相关测量相结合，跟踪弹性应变场（或应力场）和总应变场附近的一般晶界弯曲双晶体。采用四点弯曲装置对316L不锈钢双晶体进行了原位弹塑性变形。然后使用具有晶体塑性模型的有限元模拟该测试，该晶体塑性模型包括内部变量（离散滑移系统上的位错密度）。该模型的预测进行了比较，总应变场和弹性应变场实验获得。虽然激活滑移系和总应变预测合理，弹性应变出现高估旁边的晶界。这表明，传统的晶体塑性模型需要改进，以正确地模拟应力在晶界。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Multi-field asymptotic homogenization of thermo-piezoelectric materials with periodic microstructure
本文提出了一种多场渐近均匀化方法，用于分析具有周期性微结构的热压电材料。微结构不均匀性的影响是考虑到通过周期扰动函数，这来自于非齐次递归细胞问题的解决方案定义在单位周期细胞。由于力学问题和电学问题在渐近展开的微尺度场方程中完全耦合，微位移场和微电势场之间存在强耦合。微观位移，电势，和相对温度场已与宏观量和它们的梯度在导出的降尺度关系。得到了无限阶平均场方程，并确定了等效一阶均匀化连续介质的整体本构张量的封闭形式。通过对宏观场的渐近展开，导出了这类方程的形式解。所提出的配方的准确性进行评估的说明性的例子进行谐波体力，自由电荷密度，和热源，其周期性远大于特征的微观结构的尺寸的双材料周期性的微观结构。均匀化模型的解决方案和原始的非均匀材料问题的有限元解之间获得的良好协议证实了所提出的配方的有效性。
2017-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Variationally Consistent Framework for Finite-Strain Microelasticity
本文提出了一种变分一致的有限应变微弹性框架，通过单一能量函数耦合微观和宏观机械平衡，解决了大应变下微观结构演化建模中的热力学一致性和应力松弛问题。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci
On the validity range of strain-gradient elasticity: a mixed static-dynamic identification procedure
已知波在结构化材料或具有微结构的材料中的传播取决于波长与微结构的特征尺寸之间的比率。实际上，当该比率减小时（即，当波长接近该特征尺寸时），诸如相位和群速度的重要量显著地偏离其低频/长波长值。这种众所周知的现象被称为波的色散。这项工作的目的是表明，应变梯度弹性可以用来定量描述的微结构固体的行为，并且该模型的有效域（在频率和波长方面）是足够大的，是有用的在实际应用中。为此，整体连续的参数被确定为一个周期性的结构化材料，和瞬态问题的结果进行比较，从有限元全场计算的真实几何形状。将使用应变梯度弹性连续体的整体描述的质量与使用柯西连续体的经典均匀化过程进行比较。扩展模型的弹性提供了一个很好的近似的真正的解决方案在更宽的频率范围内。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Self-consistent homogenization approach for polycrystals within second gradient elasticity
提出 Kröner 自洽格式的推广形式，结合扩展 Eshelby 方法在二阶梯度弹性理论中确定多晶体的标准与梯度有效弹性模量。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Size effects in elastic-plastic functionally graded materials
我们开发了一个应变梯度塑性公式的复合材料与空间变化的体积分数来表征功能梯度材料（FGMs）的尺寸效应。该模型基于应变梯度塑性力学理论，并通过线性均匀化方法确定有效性能。几个范例的边值问题进行了数值研究，以深入了解与塑性应变梯度和几何必要位错（GNDs）的强化效果。微尺寸的功能梯度箔的弯曲分析显示出显着的刚度响应与厚度减小。显微硬度测量从压痕揭示了一个显着的增加，随着压头尺寸减小。并且裂纹附近的大位错密度显著提高了开裂的FGM部件中的应力。我们全面评估了长度尺度参数和材料级配剖面的影响，以准确表征微尺度响应并识别功能梯度材料中GND相关性的机制。
2018-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Effects of Strain Influence on the Doping Energy in Semiconductors
施加外部应变是控制掺杂剂在半导体中择优位置的有效方法，然而，应变对掺杂形成能影响的连续弹性模型的有效性仍存在争议。本文通过量子力学理论分析和第一性原理计算相结合的方法，证明了如果应变引起的不同轨道的占位变化可以忽略，则连续弹性模型是有效的，否则它将失效。我们的理论得到了Mn掺杂GaAs系统的第一性原理计算的证实。此外，我们发现在压应变下，空穴密度，从而居里温度TC可以增加Mn掺杂的自旋电子材料。
2011-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Adaptation and validation of FFT methods for homogenization of lattice based materials
提出了一种FFT框架，它保留了良好的数值性能的情况下，域与大区域的空的空间，并分析其应用于晶格基材料。两个频谱求解器特别适合于解决问题的相位与零刚度被认为是（1）Galerkin方法结合MINRES线性求解器和离散微分规则和（2）修改的位移FFT求解器，惩罚的不确定性的应变在空的区域，导致一个完全确定的方程。求解器结合了几种方法来平滑晶格表面，基于修改未完全嵌入晶格或空空间中的体素的实际刚度。通过与不同相对密度和离散化水平的有限元解进行比较，评估了八位点阵的精度。结果表明，自适应Galerkin方法结合Voigt表面平滑是最好的FFT框架，考虑精度，数值效率和h-收敛。关于数值效率，观察到对于相对密度高于7%的单元，FFT与FEM相比变得具有竞争力。最后，为了显示所提出的方法的真正潜力，FFT框架被用于通过使用直接3D断层扫描数据作为输入来模拟打印晶格的行为。所提出的方法包括明确在模拟的实际表面粗糙度和内部孔隙率从制造过程中产生的。模拟允许量化晶格刚度\rev的降低以及解析大孔附近50%的应力局部化。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of microstructure on fatigue properties of hyperelastic materials
该研究采用均匀化技术分析三维多孔水凝胶模型，发现超弹性材料微观结构显著影响其宏观力学性能，小应变下65微米级孔隙可增强结构并提升抗疲劳性，为水凝胶性能优化提供了新思路。
2024-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A crack-length control technique for phase field fracture in FFT homogenization
本文提出一种用于微观力学相场断裂模拟的裂纹长度控制方法，通过施加裂纹长度单调递增并采用整体式实现，解决了不稳定扩展阶段的收敛与跳跃问题，并在FFT和有限元求解器中验证了其等价性与有效性。
2024-12-23 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Multi-fidelity uncertainty quantification for homogenization problems in structure-property relationships from crystal plasticity finite elements
本文针对晶体塑性有限元中微观结构引起的不确定性量化计算成本高的问题，提出将多层蒙特卡罗方法应用于多网格分辨率下的应力-应变曲线不确定性研究，通过利用粗网格信息近似细网格响应，在保持多维输出跟踪能力的同时，相比经典蒙特卡罗方法实现了约2.23倍的加速。
2023-10-26 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Flexocurrent-induced magnetization: Strain gradient-induced magnetization in time-reversal symmetric systems
Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Tohoku University（东北大学）
本研究提出在保持时间反演对称性的非磁性材料中，应变梯度可诱导磁化，通过推导通用表达式并验证其对称性允许性，为控制非磁性材料磁化提供了新途径。
2026-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Response of Tunable Phononic Crystals and New Homogenization Approaches in Magnetoactive Composites
本研究探讨磁弹性复合材料中可调周期结构的动态响应与均匀化方法。可调谐周期结构的研究主要集中在设计、建模和理解波的传播现象以及智能声子晶体的动态响应。采用高振幅褶皱成形法研究了由薄膜与厚柔性衬底键合而成的一维声子晶体板。屈曲引起的表面失稳产生由压应变触发的屈曲结构。结果表明，表面周期性图案和相应的大变形可以控制弹性波在低厚度复合板中的传播。模拟结果表明，周期性的声子晶体结构可以作为一种智能声子晶体，它可以以一种变革的方式切换结构的能带图。本文提出了一种磁激活声子晶体，它的动力学特性是由大变形和外加磁场的联合作用控制的。有限变形和磁感应通过几何图案变换和材料性质影响周期性结构的声子特性。提出了一个磁弹性能量函数，考虑周期性结构中的大变形和磁感应强度，发展本构关系。利用解析法和有限元法计算了不同变形和磁载荷情况下声子晶体的色散关系和能带结构。结果表明，磁感应强度不仅控制了结构的能带图，而且对波传播的优先方向也有很大的影响。此外，在结构中采用双材料韧带设计了一种热控声子晶体。
2018-07-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Homogenization of one-dimensional periodic rod networks as special Cosserat rods
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）
本文提出一种方法，通过将杆状元材料均质化为连续杆，以获得非线性本构响应。利用几何精确的特殊柯西-拉格朗日杆理论，结合周期性边界条件，分析了不同微结构单元的均质化过程及设计参数对宏观响应的影响。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Determining Cosserat constants of 2D cellular solids from beam models
我们提出了一个两尺度模型的无序蜂窝材料的结果，我们描述的微观结构在一个理想化的方式使用梁网络模型，然后过渡到Cosserat型连续模型描述相同的材料在宏观尺度上。在这样的规模过渡，通常是自下而上的均匀化方法或自上而下的反向建模策略，以匹配宏观尺度Cosserat连续的微观尺度的梁网络。在这里，我们使用一种不同的方法，它是基于一个能量一致的连续化方案，使用从梁网络模型的数据，以确定连续的应力和应变变量在一组控制体积上定义的规模的个别微结构元素（细胞），以这样的方式，他们形成一个连续的镶嵌的材料域。应力和应变独立地确定在所有的控制体积，和本构参数获得的控制体积数据的合奏使用最小二乘误差标准。我们表明，这种方法产生的材料参数是经常蜂窝结构的分析结果密切一致。对于强烈无序的细胞结构，因此参数化Cosserat连续产生的结果，再现微观尺度梁模型的行为，无论是在所观察到的应变模式，并鉴于宏观响应，包括其大小的依赖性。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Infinite-contrast periodic composites with strongly nonlinear behavior: Effective-medium theory versus full-field simulations
本文对一类特殊的二维粘塑性周期复合材料的宏观行为和局部场分布进行了数值-理论研究。重点是含有孔隙或刚性夹杂物的强非线性材料。采用快速傅里叶变换算法进行了全场数值模拟[H。Moulinec，P. Suquet，C. R. Acad. Sci. Paris II 318，1417（1994）]，而理论结果是通过“二阶”非线性均匀化方法获得的[P. Ponte Castaneda，J. Mech. Phys. Solids 50，737（2002）]。非线性和夹杂物浓度的影响进行了研究的背景下，幂律（应变率敏感性m）行为的基体相在面内剪切载荷。总体而言，“二阶”的估计被认为是在良好的协议与数值模拟，最好的协议刚性增强材料。对于多孔系统，作为非线性增加（m减小），应变场被发现本地化沿剪切带穿过空隙（应变波动变得无界）和有效应力表现出在稀极限的奇异行为。更具体地说，对于小孔隙率和固定的非线性m>0，有效应力随孔隙率的增加而线性减小。然而，对于理想的塑性行为（m = 0），对孔隙率的依赖性变得非解析。另一方面，对于刚性增强复合材料，应变场采用瓦模式与有界应变波动，并没有观察到奇异行为（领导秩序）在稀释限制。
2009-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field modeling of fracture in heterogeneous materials -- jump conditions, convergence and crack propagation
在这方面的贡献，一个变分扩散模型框架的非均匀介质中的裂纹。一个静态的序参量平滑地桥接了材料界面处的不连续性，而一个不断发展的相场捕获了正则化的裂纹。关键的新颖性是应变能分裂与扩散界面附近的部分秩-I松弛的组合。前者是必要的，以考虑物理意义的裂纹运动学，如裂纹闭合，后者确保整个扩散区域的机械跳跃条件。收敛性研究验证了该模型，其中一个圆形的双材料盘与无裂纹进行径向载荷。对于无裂纹的情况，采用解析解作为参考。在第二步中，该模型被应用到裂纹扩展，其中观察到裂纹分支的有意义的影响，强调了一个合理的均匀化方案的必要性。所提出的模型是特别相关的组合的任何变化的应变能分裂的断裂相场模型与材料的非均匀性的扩散建模方法。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Wave propagation modeling in periodic elasto-thermo-diffusive materials via multifield asymptotic homogenization
提出了一种求解周期性热扩散弹性材料的多场渐近均匀化方法。导出了一阶等效介质的场方程，并得到了闭合形式的整体本构张量。这些持续依赖于构成复合材料的不同相的微观本构性质和周期性扰动函数，其允许考虑微观结构不均匀性的影响。微扰函数被确定为递归非齐次单元问题的解，该问题是由微结构特征尺寸的幂的微场的渐近展开式代入局部平衡方程而产生的。给出了无穷阶平均场方程，其形式解可通过宏场的渐近展开式得到。为了研究波在介质中传播的色散特性，对均匀化介质的控制场方程进行适当的积分变换。由此得到一个二次广义本征值问题，其解表征了一阶等效材料的复值频率能带结构。所提出的技术的有效性已被证实的均匀化介质的色散曲线和最低频率的相对于非均匀材料之间获得非常好的匹配。这些最后是根据周期单元上服从Floquet-Bloch边界条件的二次广义本征值问题的求解来计算的。参考固体氧化物燃料电池（SOFC）类材料进行说明性基准测试，其微结构可以通过具有经受热扩散现象的周期性电池的域的空间镶嵌来建模。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci cs.CE physics.flu-dyn
The continuum elastic and atomistic viewpoints on the formation volume and strain energy of a point defect
我们讨论了连续介质线弹性和原子论计算在确定晶体中点缺陷形成体积和应变能方面的作用。我们的考虑与应力下缺陷的形成特别有关.弹性处理是基于各向异性固体中收缩或膨胀中心的格林函数解。它使得有可能的形成体积张量的精确定义，并导致Eshelby的结果的扩展所做的工作由外部应力在转换的连续包体（Proc.罗伊。Soc. Lond. A，241（1226）376，1957）。通过与远场原子解的比较，得到了点缺陷周围弹性场完整连续计算所需的参数。然而，弹性结果使得可以测试在各种边界条件下经由原子计算获得的地层体积的有效性。它还产生在这些边界条件下计算的地层体积的校正项。使用两种类型的边界条件，通常采用原子计算，比较也由连续弹性和原子计算预测的应变能的形成。通过与原子理论计算的小晶体的形成体积和应变能的比较，揭示了连续线弹性处理的局限性。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Size effects in nonlinear periodic materials exhibiting reversible pattern transformations
本文重点研究了由于微结构中的局部弹性屈曲不稳定性而引起的可逆图案变换驱动的周期性机械超材料的尺寸效应。研究了两种不同的加载情况：压缩和弯曲，其中材料在整个结构或仅部分结构中表现出图案变换。样品的高度与晶胞的尺寸之间的比率被定义为尺度比。一个家庭的移位的微观结构，对应于所有可能的安排的微观结构相对于外部边界，被认为是为了确定合奏平均的解决方案计算每个比例。在压缩情况下，试样的顶部和底部边缘被完全约束，这引入了具有受限模式转换的边界层。在弯曲的情况下，顶部和底部边缘是自由边界，导致顺应性边界层，而附加的尺寸效应出现从施加的应变梯度。为了比较，经典的均匀化解决方案的计算和匹配以及合奏平均数值解只有非常大的比例。对于较小的比例，尺寸效应占主导地位，经典的均匀化不再适用。
2018-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The influence of periodic shear on structural relaxation and pore redistribution in binary glasses
采用分子动力学模拟研究了二元玻璃在振荡剪切变形下的孔结构、势能和局域密度的演化。多孔玻璃最初通过从液态跨越玻璃化转变的快速热淬火来制备，并允许相分离和在恒定体积下固化，从而在非晶态固体中产生扩展的多孔网络。我们发现，在周期性剪切下，由于玻璃质材料的逐渐重排，势能在连续的循环中降低，并且在较大的应变振幅下，数千次剪切循环后的势能的最小值较低。此外，随着循环次数的增加，孔径分布变得更加偏向于更大的长度尺度，在更大的应变幅下，开发出明显的峰，并且峰强度增强。局部密度分布函数的数值分析表明，循环加载导致形成更高密度的固体域和玻璃相的均匀化与降低密度。
2018-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Dimensionally Consistent Size-Strain Plot Method for Crystallite Size and Microstrain Estimation
Manipal Academy of Higher Education（马尼帕尔高等教育学院）
本文提出一种在维度上一致的尺寸应变图方法，修正了传统SSP方法中因维度不一致导致的误差，恢复了其在XRD微结构表征中的物理有效性。
2025-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Machine learning materials physics: Deep neural networks trained on elastic free energy data from martensitic microstructures predict homogenized stress fields with high accuracy
我们提出了一种方法来数值均匀化的弹性响应的微结构。我们的工作使用了深度神经网络表示，这些表示是在从马氏体相变的直接数值模拟（DNS）中获得的数据上训练的。导致微观结构的微观模型是基于非凸自由能量密度函数，产生马氏体变体，必须扩展到有限应变下的弹性梯度理论。这些应变梯度引入了界面能，并简化了模型，使大量的解决方案，每个具有精细的层压微观结构的入场。这些DNS解决方案的数值刚度和响应的精细尺度使得获得数据的成本很高，同时也促使人们为了工程设计的目的而寻找其响应的均匀化表示。通过使用标量自由能量密度数据在有效响应上训练深度神经网络（DNN）来降低问题的高维性。我们方法的新颖之处在于，经过训练的DNN还返回了衍生数据的高保真表示，特别是压力。这允许通过DNN表示再现连续弹性的经典超弹性响应。还包括详细的超参数优化研究，以及数据集大小的收敛性。
2019-01-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic determination of flexoelectric properties of crystalline dielectrics
在施加均匀应变时，非中心对称电介质晶体的晶胞内的内部子晶格移位导致净偶极矩的出现：一种众所周知的压电现象。另一方面，宏观应变梯度可以在任何晶体结构的晶体中诱导极化，即使是具有中心对称晶格的晶体。这种现象，称为挠曲电，具有体和表面贡献：体贡献的强度可以通过称为体挠曲电张量的材料性质张量来表征。最近的几项研究表明，应变梯度诱导极化可能是材料中各种有趣和异常机电现象的原因，包括非均匀应变纳米结构中的机电耦合效应，纳米电容器系统中的死层效应，以及钙钛矿纳米结构中的巨压电性等。在这项工作中，采用晶格动力学为基础的微观方法，我们提供了某些立方离子晶体，钙钛矿晶体，III-V族和II-VI族半导体的挠曲电张量的估计。我们将我们的估计与实验和理论值进行比较，解决不同实验估计之间存在的差异，并重新访问现有的经验缩放关系的有效性，挠曲电系数的大小在材料参数方面。
2009-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon-limited resistivity of graphene by first-principle calculations: electron-phonon interactions, strain-induced gauge field and Boltzmann equation
石墨烯中的电子-声子耦合被广泛地从第一性原理建模和模拟。我们发现，使用一个准确的声学声子模式的偏振模型是至关重要的，以获得正确的数值结果。在线性响应框架下，在密度泛函理论水平上计算了电子与声学声子模、规范场和形变势之间的相互作用。声学声子的零动量极限被解释为应变模式，允许在GW近似下计算声学规范场参数。研究了电子屏蔽对电子-声子矩阵元的作用。然后，我们解决玻尔兹曼方程半解析石墨烯，包括声学和光学声子散射。结果表明，在Bloch-Grüneisen和均分区域，电子输运主要由未屏蔽的声学规范场决定，而形变势的贡献可以忽略不计，并且是强屏蔽的.通过与实验数据的比较，我们发现声学声子对电阻率的贡献与掺杂和衬底无关。DFT+GW方法低估了这种对电阻率的贡献约30%。在270 K以上，计算的电阻率低估实验一个更严重，低估是在较低的掺杂更大。我们发现，除了远程声子散射，这种分歧的一个可能的解释是电子-电子相互作用，强烈重正化耦合到固有的光学声子模式。最后，在讨论了Matthiessen规则在石墨烯中的有效性之后，我们直接从实验数据中推导出Boltzmann方程的简化解析解，以提取与应变诱导规范场相关的声学声子的耦合。
2014-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of third-order elastic coefficients
三阶弹性（TOE）理论可以预测应变引起的二阶弹性系数（SOEC）的变化，并可以模拟应力介质中的弹性波传播。虽然三阶弹性张量已经确定的基础上的第一原理在以前的研究中，他们目前的定义是基于热力学能量的扩展方面的拉格朗日应变附近的自然，或零压力，参考状态。这个定义对于预测在显著初始应力下的SOEC是不方便的。因此，当TOE理论需要研究弹性的应变依赖性时，地震学界已经求助于该理论的经验版本。本研究回顾了三阶弹性张量的热力学定义，并提出使用“有效”的三阶弹性张量。给出并验证了三阶有效弹性张量的显式表达式。我们将从头算方法推广到有限压力下三阶弹性张量的计算，并将其应用于两个立方体系，即NaCl和MgO。作为应用和验证，我们评估（a）应变引起的变化SOECs和（b）SOECs的压力导数的基础上从头计算。基于三阶弹性的预测和数值计算值之间的良好协议证实了我们的理论的有效性。
2022-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.geo-ph
