Crack front échelon instability in mixed mode fracture of a strongly nonlinear elastic solid
混合模式(I+III)加载诱导由台阶连接的分段裂纹前缘梯形结构。我们研究这种不稳定性在一个高度可变形的,应变硬化材料。我们发现,Echelons发展超过一个有限的,大小无关的模式混合阈值,显着增长的能量释放率。他们出现通过成核的本地化螺旋前扭曲,和他们的出现是延续的模式I交叉影线不稳定的凝胶和橡胶,偏移的偏置效应的剪切。这一结果与线弹性断裂力学预测的直接分叉不一致,可以归因于弹性非线性的控制作用。
2013-10-01 cond-mat.soft
Surface elasticity effect on Plateau-Rayleigh instability in soft solids
本研究通过理论和数值方法探讨了表面弹性对软固体中Plateau-Rayleigh不稳定性的影响,揭示了表面弹性、压缩性、张力等因素的作用。
2025-11-20 cond-mat.soft
Electric field Induced Patterns in Soft Visco-elastic films: From Long Waves of Viscous Liquids to Short Waves of Elastic Solids
我们表明,电场驱动的表面不稳定性的粘弹性薄膜有两个不同的制度:(1)表现得像液体的粘弹性膜显示由施加的电压和表面张力控制的长波长,而与其弹性储存和粘性损耗模量无关,以及(2)表现得像固体的膜需要用于不稳定性的阈值电压,其波长总是缩放为~ 4 ×膜厚度,与其表面张力无关,外加电压、损耗和储能模量。在这些状态之间的窄过渡区中的波长取决于储能模量。
2009-06-02 cond-mat.soft
Rayleigh-Taylor instability in soft elastic layers
本文研究了由两个重弹性层组成的软体的形态稳定性,这两个重弹性层附着在刚性表面上,只受到体积重力的作用。使用理论和计算工具,我们描述了不同模式的选择以及它们的非线性演化,揭示了它们形成的弹性和几何效应之间的相互作用。与类似的重力引起的形状转变的流体中,瑞利-泰勒不稳定性,我们证明了非线性弹性效应饱和的动态不稳定性的分叉的解决方案,显示了丰富的形态图,其中既可以出现指状和稳定的双曲。这项工作的结果提供了重要的指导方针,设计新颖的软系统与可调的形状,在工程科学中的几个应用。
2017-09-20 cond-mat.soft
Capillary force-induced structural instability in liquid infiltrated elastic circular tubes
采用理论分析和分子动力学模拟相结合的方法研究了部分充液弹性圆管的毛细诱导结构失稳。分析表明,与不稳定性,有一个定义明确的长度尺度(弹性毛细长度),表现出缩放关系的管的特征长度,无论相互作用的细节。我们验证了这种比例关系的碳纳米管部分填充液态铁。毛细管诱导的结构转变在纳米器件方面具有潜在的应用前景。
2009-12-10 cond-mat.soft
Digital instability of a confined elastic meniscus
用作相对刚性的主体之间的接头的薄的软弹性层可以用作密封剂、热绝缘体、电绝缘体或机械绝缘体、轴承或粘合剂。当这样的接头受到应力时,即使保持了完美的粘附,薄弹性层中暴露的自由弯月面也变得不稳定,导致形成侵入弹性层的空间周期性的空气指,使人联想到薄流体层中的粘性指进。然而,弹性失稳是可逆的和速率无关的,当节点无应力时消失。我们使用理论,实验和数值模拟表明,过渡到数字状态是突然的(一阶),手指的波长和振幅与弹性层的厚度成正比,并且触发不稳定性所需的分离与层的面内尺寸成反比。我们的研究揭示了这种不稳定性的充满活力的起源,并具有影响力的聚合物粘合剂的强度,它还建议图案化薄膜可逆与任何安排的本地化的手指在数字弹性记忆,我们证实实验的方法。
2013-08-13 cond-mat.soft
Surface Furrowing Instability in Everting Soft Solids
本文结合实验与理论研究极软弹性固体在受限挤出、持续外翻过程中出现的表面起沟不稳定性,并将其与已知弹性表面失稳现象对比。
2025-01-02 cond-mat.soft
Prescribed pattern transformation in swelling gel tubes by elastic instability
本文研究了管状凝胶的溶胀诱导环向屈曲。当凝胶在机械约束下膨胀时,会产生不均匀的应力,这会在没有外力的情况下引起自发的屈曲失稳。完全控制后屈曲模式的实验证明。一个简单的分析模型,开发使用弹性能预测稳定性和后屈曲模式后膨胀。分析表明,高径比是决定屈曲形态的最关键的设计参数,与实验和数值计算结果吻合较好。
2012-04-12 cond-mat.soft
Capillary adhesion between elastic solids with randomly rough surfaces
本文研究了两个具有随机粗糙表面的弹性固体之间的接触面积和粘附功与相对湿度的关系。假设表面是亲水的,并且在固体之间的界面处形成毛细桥。对于具有相对光滑表面的弹性硬固体,当刚好有足够的液体填充固体之间的界面空间时,实际接触面积以及因此滑动摩擦最大,这通常发生在$d_{\rm K} \approx 3 h_{\rm rms}$中,其中$d_{\rm K}$是毛细管桥的高度,而$h_{\rm rms}$是(组合)表面粗糙度轮廓的均方根粗糙度。对于弹性软固体,实际接触面积在非常低的湿度下最大(即,小$d_{\rm K}$),其中毛细管桥能够将固体拉至几乎完全接触。在这两种情况下,当$d_{\rm K} >> h_{\rm rms}$对应于高相对湿度时,粘附功最大(并且等于$2γ{\rm cos}θ$,其中$γ$是液体表面张力,$θ$是液-固接触角)。
2008-05-06 cond-mat.soft
Relaxation of curvature induced elastic stress by the Asaro-Tiller-Grinfeld instability
球表面上的二维晶体由于晶轴和曲率的不相容性而经历弹性应力。松弛弹性应力的常见机制是Asaro-Tiller-Grinfeld(ATG)不稳定性。结合数值和分析的方法,我们证明,也曲率引起的应力在表面晶体可以放松的长波长ATG不稳定性。数值结果得到使用表面相场晶体(PFC)模型,从我们确定的特征波数的ATG不稳定性的各种表面覆盖率对应于不同的曲率诱导压缩。的特征波数的解析表达式,从一个连续的方法,占六方晶体和内在PFC对称性的结果进行了比较。我们发现我们的数值结果与分析预测一致。
2015-05-21 cond-mat.soft
Breakdown of continuum elasticity in amorphous solids
我们的数值模拟表明,简单的非晶态固体(弹性网络和颗粒填料)的本地力偶极子的响应的特点是由一个长度尺度$\ell_c$,发散作为unjamming接近为$\ell_c \sim (z - 2d)^{-1/2}$,其中$z \ge 2d$是平均协调,和$d$是空间维度,与以前的数字索赔。我们还展示了如何的长度尺度$\ell_c$的大小被放大的无序固体中的内应力的存在。我们的数据表明,接近临界内应力$p_c$的$\ell_c\sim (p_c-p)^{-1/4}$的发散软弹性模式变得不稳定。
2013-12-07 cond-mat.soft
Interfacial separation between elastic solids with randomly rough surfaces: comparison of experiment with theory
本文研究了弹性固体和硬固体之间的平均分离度随挤压压力的变化关系。我们提出了一个硅橡胶(PDMS)块与一个平面挤压对沥青路面的实验结果。理论表明,有效的排斥压力作用在表面之间,其形式为p与exp(-u/u 0)成正比,其中u是表面之间的平均间距,u 0是均方根粗糙度的常数,与实验结果符合得很好。
2008-10-06 cond-mat.soft
Interfacial separation between elastic solids with randomly rough surfaces: comparison between theory and numerical techniques
本文研究了具有随机粗糙表面的两弹性固体接触区的界面间距P(u)的分布。一个解析表达式推导出P(u),使用Escherson的接触力学理论,并比较使用(a)基于Boussinesq方程的半空间方法,(b)格林函数分子动力学技术和(c)智能块经典分子动力学获得的数值解。总的来说,我们发现所有不同的方法之间的良好协议。
2011-02-26 cond-mat.soft
A slender thread of elastic hydrogel is susceptible to a surface instability that is reminiscent of the classical Rayleigh-Plateau instability of liquid jets. The final, highly nonlinear states that are observed in experiments arise from a competition between capillarity and large elastic deformations. Combining a slender analysis and fully three-dimensional numerical simulations, we present the phase map of all possible morphologies for an unstable neo-Hookean cylinder subjected to capillary forces. Interestingly, for softer cylinders we find the coexistence of two distinct configurations, na…
2020-12-15 cond-mat.soft
Elastic Instability Triggered Pattern Formation
最近的实验已经利用膜中的弹性不稳定性来创造复杂的图案。然而,这种结构的合理设计带来了许多挑战,因为它们是非线性弹性行为的产物。我们提出了一个简单的模型来确定这种模式的取向顺序,只使用线性弹性理论,正确地预测了几个实验的结果。图案的每个元素由位于晶格上的一点处的“位错偶极子”模拟,然后与系统中的所有其他偶极子弹性地相互作用。我们明确地考虑均匀压缩下的圆孔的正方形晶格的膜,并检查形态的变化,因为它是允许在指定的方向放松。
2009-02-20 cond-mat.soft
Third- and fourth-order constants of incompressible soft solids and the acousto-elastic effect
声弹性研究的是小振幅波在变形固体中的传播。先前建立的增量弹性动力学的精确非线性弹性的结果是有用的第三和第四阶弹性常数的测定,特别是在不可压缩的各向同性软固体的情况下,其中的表达式是特别简单的。具体地说,这只是扩展$ρv^2$的表达式的问题,其中$ρ$是质量密度,v是波速,根据经受单轴拉伸的块的伸长$e$。分析表明,在所得到的表达式:$ρv^2 = a + be + ce^2$,说,$a$线性依赖于$μ$ ; $b$对$μ$和$A$ ;和$c$对$μ$,$A$,和$D$,各自的不可压缩弹性的第二,第三和第四阶常数,体剪切波和表面波。
2013-01-29 cond-mat.soft
A theory for the non-local stress in liquids captures the crossover from viscous to elastic correlations upon supercooling. It explains the emergence of long-ranged stress fields in glass which originate from the coupling of shear stress to transverse deformations. The Goldstone mode in colloidal glass is shown to be diffusive.
2022-05-02 cond-mat.soft
Confinement induced instability of thin elastic film
一个受限的不可压缩的弹性膜在受到粘性界面应力时不会均匀变形,而是具有波动,其特征波长与膜的厚度成线性比例。在经典的剥离几何形状,波动出现沿接触线低于临界膜厚度或低于临界曲率的板。应力平衡方程的扰动分析表明,对于一个临界限制膜的总过剩能量确实达到一个最小值的扰动的一个有限的振幅增长进一步增加的限制。
2005-05-02 cond-mat.soft
Heat transfer between elastic solids with randomly rough surfaces
我们研究具有随机粗糙表面的弹性固体之间的传热。我们包括了真实接触区域的热传递和非接触区域表面之间的热传递。我们应用最近开发的接触力学理论,它占了许多不同的长度尺度上的粗糙度固体之间的接触的层次性。对于弹性接触,在最高的(原子)分辨率的实际接触面积通常由原子(纳米)大小的区域,我们讨论了这对传热的影响。对于具有非常光滑的表面的固体,在许多现代工程应用中是典型的,在非接触区域中的界面分离将是非常小的,并且对于这种情况下,我们示出了与存在于所有物体外部的渐逝电磁波相关联的辐射热传递的重要性。
2009-08-27 cond-mat.soft
Surface tension and contact with soft elastic solids
Johnson-Kendall-Robert(JKR)理论是现代接触力学的基础。它描述了两个可变形物体如何粘附在一起,由粘附能驱动,并由弹性对抗。然而,它不包括固体表面张力,该表面张力也通过使软固体的表面变平来对抗粘附。我们测试了JKR理论,看看固体表面张力是否影响压痕行为。使用共聚焦显微镜,我们的特点是压痕的玻璃颗粒到软,有机硅基板。虽然JKR理论适用于大于临界弹性毛细管长度尺度的颗粒,但它不适用于较小的颗粒。相反,小颗粒的粘附模仿了颗粒在流体界面处的吸附,未变形表面和颗粒之间的接触角与尺寸无关,由广义版本的杨氏定律给出。一个简单的理论定量地捕捉到这种行为,并解释了固体表面张力如何主导软材料的小规模压痕弹性。
2013-10-11 cond-mat.soft
The mechanical equilibrium of soft solids with surface elasticity
最近的实验表明,在软材料的表面应力可以有显着的应变依赖性。在这里,我们探索这种表面弹性的含义,以显示如何,以及何时,我们希望它出现。我们开发了适当的边界条件,表明它简化显着在某些情况下。我们表明,表面弹性的主要作用是有效地将固体表面的响应面内牵引,特别是在长度尺度小于特征elastocapillary长度。我们还研究了表面弹性如何影响平面线性弹性基底上线力的格林函数问题。有显着的变化,这一解决方案,特别是在著名的位移奇点是正规化。这对润湿接触线、粘附力和摩擦力等软现象提出了有趣的影响。最后,我们讨论了开放的问题,未来的方向,并与现有的研究领域的密切联系。
2018-01-23 cond-mat.soft
Kink instability of a highly deformable elastic cylinder
当软弹性圆柱弯曲超过临界曲率半径时,在其内侧出现扭结形式的尖锐折叠,而外侧保持光滑。临界半径随圆柱体的直径线性增加,同时保持与其弹性模量无关,尽管在扭结位置处的最大挠度取决于圆柱体的直径和模量。实验也做了不同的壁厚,表现出扭结和椭圆形的横截面的环形圆筒。扭折现象似乎发生在极端的曲率局部化的内侧的一个后屈曲的圆筒。
2006-10-22 cond-mat.soft
A method for measuring the dispersion of elastic waves in disordered computer-solids
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学理论物理研究所)
研究测量无序计算机固体中弹性波色散的方法,提出施加波方法(IWM),该方法无需拟合可直接获取色散,经与‘真实值’基准测试吻合良好,还能利用有限尺寸缩放获取机械无序量化指标。
2026-07-14 cond-mat.soft
Fluid flow at the interface between elastic solids with randomly rough surfaces
我研究流体流动之间的界面随机粗糙表面的弹性固体。我使用的接触力学模型的Replesson考虑固体壁和Bruggeman有效介质理论之间的弹性相互作用来考虑的无序对流体流动的影响。我计算流量张量,它决定了压力流量系数,例如,静密封的泄漏率。我展示了如何扰动处理特里普可以扩展到任意顺序的均方根粗糙度振幅和平均界面表面分离之间的比率。我介绍了一个矩阵D(Zeta),确定的表面粗糙度功率谱,它可以用来描述在任何放大率Zeta的表面的各向异性。我目前的结果为不对称因子伽玛(泽塔)(广义Peklenik数)磨削钢和喷砂PMMA表面。
2010-04-07 cond-mat.soft
Solid-liquid composite structures: elastic beams with embedded liquid-filled parallel-channel networks
由于嵌入式流体网络的变形,目前研究的背景下,软执行器和软机器人。在这个概念上扩展,梁可以被设计成使得通道网络中的压力直接由作用在梁上的外力产生,并且因此可以被视为被动固液复合结构。我们得到了一个连续的函数网络的几何形状的变形。这使得网络的设计能够产生任意稳定和随时间变化的变形场,以及消除由外力产生的变形。
2014-09-07 cond-mat.soft
Elasto-capillarity at the nanoscale: on the coupling between elasticity and surface energy in soft solids
利用分子动力学模拟直接测量了液滴和气泡对软固体的毛细作用力。接触线附近的液体作用在固体上的力并不像通常假设的那样沿着液-汽界面取向,也不垂直于固体表面,而是指向液体。它表明,由这个力引起的弹性形变只能解释,如果相反的不可压缩的液体,表面应力是不同的表面能。利用热力学变分方法,我们证明了通过测量细长体在液体中的变形,可以精确地确定表面应力和表面能。从分子动力学获得的结果完全证实了最近通过实验获得的结果[Marchand等人,Phys. Rev. Lett. 108,094301(2012)]。
2013-05-30 cond-mat.soft
Pattern Formation During Deformation of a Confined Viscoelastic Layer: From a Viscous Liquid to a Soft Elastic Solid
我们研究了受限粘弹性层拉伸变形过程中的斑图形成。模型系统(具有不同交联度的PDMS)的使用使我们能够连续地从粘性液体到弹性固体。我们观察到两个不同的制度指不稳定性:一个制度称为“弹性”的界面裂纹扩展的指波长只与膜厚度的比例,和一个散装制度称为“粘弹性”的指不稳定性显示了萨夫曼-泰勒的行为。在这两种情况下,我们发现良好的定量协议与理论,并提出了一个减少的参数描述两个政权之间的过渡,并允许在整个范围内的粘弹性预测所观察到的模式。
2008-08-28 cond-mat.soft
Elastically driven, intermittent microscopic dynamics in soft solids
具有可调机械响应的软固体是新材料技术的核心,但应用的一个关键限制是它们随着时间的推移而逐渐老化,这极大地影响了它们的功能。普遍接受的范例是,这种老化是渐进的,并且其起源是慢于指数的微观动力学,类似于过冷液体或玻璃中的那些。尽管如此,时间和空间分辨的测量提供了对比的证据:动态比指数快,不稳定性和突然的结构变化。在这里,我们使用微观模型的3D计算机模拟来揭示分别通过热波动和弹性恢复来控制应力松弛的时间尺度是老化动力学的关键。当热波动太弱时,凝固时冻结的应力不均匀性仍然可以通过弹性驱动的波动部分地松弛。这种波动是间歇性的,因为强相关性在实验或模拟的时间尺度上持续存在,导致比指数动态更快。
2017-04-28 cond-mat.soft
Contact Instability in Adhesion and Debonding of Thin Elastic Films
基于实验和三维模拟,我们发现软弹性薄膜在与刚性平面的粘附和剥离过程中,经历了柱状、柱状和空洞的形态转变,它们都具有相同的横向图案长度尺度,对于厚膜,接近λ/H ~ 3,H > 1 μ m。线性稳定性分析和实验显示了一种新的薄膜区域,其中λ/H \approx 3+ 2(γ/3 μH)^(1/4)(γ是表面张力,μ是剪切模量),因为显著的表面能损失(例如,对于H = 200 nm,λ/H = 6; μ= 1 MPa)。
2006-06-27 cond-mat.soft
Strain fluctuations and elastic moduli in disordered solids
最近,人们对使用视频显微镜技术来推断无序固体的局部力学性质的兴趣激增。一种常见的方法是使局部粗粒化体积中的粒子振动位移与最佳拟合仿射变形所产生的位移之间的差异最小化。然后,在假设该最佳拟合仿射变形张量的分量具有玻尔兹曼分布的情况下推断有效模量。在本文中,我们结合理论论证与实验和模拟数据,以证明上述并没有揭示信息的真实弹性模量堵塞的包装和胶体玻璃。
2015-08-24 cond-mat.soft
Stability dependence of local structural heterogeneities of stable amorphous solids
非晶态固体普遍的反常振动和热性质被认为与弹性的局部变化有关。最近研究表明,振动特性对玻璃的稳定性很敏感。在这里,我们研究的稳定性依赖的局部弹性常数的模拟玻璃成形器在很宽的范围内的稳定性,从一个不良退火玻璃的玻璃,其稳定性是相当的实验室异常稳定的气相沉积玻璃。我们表明,随着稳定性的增加,玻璃变得更加均匀,证明了一个较小的方差的局部弹性常数。我们发现,根据在这项工作中使用的局部弹性模量的定义,局部弹性模量是不空间相关的。
2019-09-26 cond-mat.soft
Initial stresses in elastic solids: Constitutive laws and acoustoelasticity
根据弹性力学的非线性理论,导出了具有初应力的各向同性超弹性体的一般本构方程。该推导涉及将变形与初始应力耦合的不变量,并且通常对于可压缩材料,其需要10个不变量,对于不可压缩材料减少到9个。给出了在无变形构形中的柯西张量和名义应力张量的表达式,以及弹性张量及其对初始应力未变形构形的特殊化。然后,利用叠加在有限变形上的无穷小运动方程,研究了初始应力和有限变形对均匀平面波在无限大均匀变形和初始应力固体中传播的联合影响。这个通用框架允许各种不同的专业化,这与早期的作品有联系。特别是,连接内的Biot的经典理论推导出的结果突出显示。一般的结果也专门的情况下,一个小的初始应力和一个小的预变形,即声弹性效应的评估。在这里,为波速导出的公式涵盖了没有初始应力并受到单轴拉伸的二阶弹性固体的情况[Hughes和Kelly,Phys.Rev.92(1953)1145],并且与受到残余应力的未变形固体的结果[Man和Lu,J.Elasticity17(1987)159]一致。这些公式提供了声学评估的第二和第三阶弹性常数和残余应力的基础。结果进一步说明在一个原型模型的非线性弹性初应力,允许有限变形和非线性依赖于初应力。
2013-02-08 cond-mat.soft
A general criterion for solid instability and its application to creases
提出了一种基于力摄动的固体失稳通用判据,该判据在不需要失稳位形先验知识的情况下,可以预测包括折痕在内的失稳。对折痕失稳进行了详细的分析,发现实体失稳的发生并不总是与整体刚度矩阵的非正定性相对应。提出了一种基于材料刚度的单元刚度准则,作为一种更强的准则,以快速确定失稳的发生。这个准则已被证明退化为判断某些已知现象,如颈缩和剪切带现象的不稳定性的准则。此外,强各向异性材料的失稳也可以用单元刚度准则来预测。
2019-12-30 cond-mat.soft physics.class-ph
Breakdown of Elasticity in Amorphous Solids
固体的特征是它对外部压力的反应方式。有序的固体,如晶体,显示一个弹性的制度,其次是塑性的,都很好地理解微观方面的晶格畸变和位错。对于非晶态固体,情况反而不太清楚,对变形和应力响应的微观理解是一个非常活跃的研究课题。几项研究表明,即使在弹性状态下,低温下的响应也非常不稳定,非常类似于无序磁性材料。在这里,我们表明,在一个非常大的类的非晶态固体这种行为出现通过降低温度作为一个相变的标准弹性行为打破。在过渡区,所有的非线性弹性模量发散,标准弹性理论不再成立。在过渡区以下,对变形的响应变得与历史和时间相关。
2016-01-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Criterion for purely elastic Taylor-Couette instability in the flows of shear-banding fluids
在过去的二十年里,人们已经用各种方法研究了剪切带流动,如流变仪、测速仪和流动双折射。在胶束溶液中,收集的许多数据表现出无法解释的时空波动。最近,有人提出,这些波动起源于一个纯粹的弹性不稳定性的流动。在圆柱形Couette几何形状,不稳定性是让人想起泰勒样的不稳定性粘弹性聚合物溶液中观察到的。在这封信中,我们描述了纯弹性泰勒-库埃特不稳定性的准则应如何适用于剪切带流动。我们推导出三类剪切带流与弯曲流线,根据其稳定性。
2011-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastic instability behind brittle fracture
研究无缺陷软弹性固体中脆性裂纹的形核机制,指出其源于涉及大转动和软化的几何敏感非线性弹性分岔,并用相场方法刻画亚连续尺度的应变局部化与裂纹形成。
2024-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On elastic constants of zero-temperature amorphous solids
本文针对零温非晶态固体弹性常数可能因修正项近似而被错误预测为负的问题,推导出明确非负的弹性常数替代表达式,为相关近似理论提供可靠基础。
2023-04-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The propagation of Elastic Waves in Granular Solid Hydrodynamics
玻璃微珠中弹性波的各向异性、应力相关速度--由Y。Khidas和X. Jia,见[Phys. Rev. E,81:021303,2010年2月] --被证明可以很好地用"颗粒固体流体力学“来解释,这是一种关于颗粒行为的宏观理论。由于该理论没有涉及组构各向异性,因此组构各向异性对声音的影响值得怀疑。
2010-10-12 cond-mat.soft physics.geo-ph
Soft random solids and their heterogeneous elasticity
通过硫化理论研究了软随机固体弹性性质的空间不均匀性。软随机固体的\emph{structure}中的空间异质性是其合成时锁定的波动的结果,这也带来了其\emph{elastic properties}中的异质性。硫化理论研究随机固体形成体系的半微观模型,应用复型场论处理其淬火无序和热涨落。软随机固体的弹性形变被认为是硫化理论中包含的波动的Goldstone扇区所描述的,与液体到随机固体转变相关的自发对称性破缺的微妙形式相关。由此产生的自由能,这戈德斯通部门可以重新解释为所产生的弹性介质与淬火无序的现象学描述。通过这种比较,我们得到了软随机固体弹性的淬火无序的统计,在残余应力和Lamé系数场。特别是,有很大的残余应力在平衡参考状态,和涉及的残余应力的无序eradicators被发现是长程的,并由一个通用的参数,也给出了平均剪切模量。
2010-04-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Elastic properties of colloidal solids with disorder
综述了从微观粒子相互作用出发确定固体弹性常数的方法的最新进展。在理论方面,密度泛函理论的方法进行了讨论和比较,更经典的使用实际的对势。在实验方面,视频显微镜已被引入到测量胶体固体的弹性常数。对于玻璃和无序系统,给出了这一新技术的理论基础,并回顾了一些挑战和最新进展。
2013-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic Plateau-Rayleigh instability in soft cylinders: Surface elasticity and periodic beading
本研究基于表面弹性理论,将表面张力视为预拉伸弹性表面,揭示了软圆柱体在足够软或轴向拉伸时会发生具有有限临界波长的周期性串珠不稳定性,为软材料等领域提供了新见解。
2025-06-24 cond-mat.soft nlin.PS
Modeling Leidenfrost levitation of soft elastic solids
本文提出了弹性莱顿弗罗斯特悬浮的理论,发现弹性主导区间内固体越重悬浮越高,并引入无量纲弹性莱顿弗罗斯特数刻画刚性与Hertzian行为的转变,为软机器设计提供理论基础。
2023-09-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Finite wavelength surface-tension driven instabilities in soft solids, including instability in a cylindrical channel through an elastic solid
我们部署线性稳定性分析,以找到阈值波长($λ$)和表面张力($γ$)的瑞利-高原型“蠕动”不稳定性在不可压缩的neo-Hookean固体在一个范围内的圆柱形几何半径$R_0$。首先,我们考虑一个固体圆柱体,并恢复众所周知的,无限波长不稳定性的$γ\ge6 μR_0$,其中$μ$是固体的剪切模量。其次,我们考虑体积守恒(例如\流体填充和密封的)圆柱形腔穿过无限固体,并证明了$γ\ge 2 μR_0$的无限波长不稳定性。第三,我们考虑了一个固体圆柱嵌入一个不同的无限固体,并发现了一个有限波长的不稳定性与$λ\propto R_0$,在表面张力$γ\propto μR_0$,其中常数依赖于两个固体的模量比。最后,我们考虑一个空的圆柱形通道(或充满可排出的流体)通过一个无限的固体,并找到一个不稳定性与有限波长,$λ\approx2 R_0$,$γ\ge 2.543... μR_0$。使用有限应变数值,我们表明这样的通道跳跃在不稳定的高度蠕动状态,可能会沉淀它的堵塞或故障。我们认为,有限的波长是通用的弹性毛细不稳定性,与简单的圆柱体的无限波长是例外,而不是规则。
2016-07-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Time dependent elastic response to a local shear transformation in amorphous solids
通过分子动力学模拟研究了二维非晶态固体对诱导的局部剪切相变的弹性响应,这种相变模拟了变形玻璃中发生的基本塑性事件。我们表明,对于不同的空间实现的变换,尽管相对波动的顺序之一,长时间的平衡响应平均预测的Eshelby包含问题的连续弹性介质。我们的基本动力学的弹性信号的传播上的影响的特征。交叉传播传输的情况下,弱阻尼动力学的扩散传输强阻尼的证据。在后一种情况下,全时变弹性响应与理论预测一致,通过求解弹性介质中位移场的扩散方程获得。
2014-02-06 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
Transverse Waves in Nonlinearly Elastic Solids and the Milne-Pinney (or Ermakov) Equation
本文建立了非线性弹性动力学一般方程与Pinney非线性常微分方程之间的联系[Proc.Amer.Math.Soc.1(1950)681]。作为一个出发点,我们使用精确的行波解的非线性弹性发现卡罗尔[学报力学3(1967)167]。该连接提供了一种方法,用于寻找新的精确和近似的动态解决方案,新的Hookean和Mooney-Rivlin固体,和一般的第三和第四阶弹性模型的不可压缩固体。
2013-02-07 cond-mat.soft math-ph math.MP
Elastic active matter or active solid consists of self-propelled units embedded in an elastic matrix. Active solid resists deformation; the shape-preserving property and the intrinsic non-equilibrium nature make active solids a superior component for self-driven devices. Nonetheless, the mechanical properties and emergent behavior of active solids are poorly understood. Using a biofilm-based bacterial active solid, here we discovered self-sustained elastic waves with unique wave properties not seen in passive solids, such as power-law scaling of wave speed with activity. Under isotropic confin…
2022-08-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Generalization of the Zabolotskaya equation to all incompressible isotropic elastic solids
我们研究了由反平面剪切运动和一般平面内运动组成的小而有限振幅的弹性剪切波。我们使用一个多尺度的扩展,推导出一个渐近系统的耦合非线性方程描述其传播在所有各向同性不可压缩的非线性弹性固体,推广标量Zabolotskaya方程的可压缩非线性弹性。我们表明,对于一般各向同性不可压缩固体,反平面和平面内运动之间的耦合不能撤销,从而得出结论,线性偏振是不可能的一般非线性二维剪切波。然后,我们使用的方程来研究在软固体中的非线性高斯光束的演化:我们表明,一个纯(线性偏振)剪切光束源只产生奇次谐波,但在源信号中引入轻微的面内噪声导致第二谐波,相同的幅度作为第五谐波,最近实验观察到的现象。最后,我们提出了一些特殊的剪切运动与线性极化的例子。
2019-06-19 cond-mat.soft physics.comp-ph
We propose a new peridynamic formulation with shear deformation for linear elastic solid. The key idea lies in subtracting the rigid body rotation part from the total deformation. Based on the strain energy equivalence between classic local model and non-local model, the bond force vector is derived. A new damage rule of maximal deviatoric bond strain for elastic brittle fracture is proposed in order to account for both the tensile damage and shear damage. 2D and 3D numerical examples are tested to verify the accuracy of the current peridynamics. The new damage rule is applied to simulate the …
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic heterogeneity of soft random solids
通过双管齐下的方法研究了软随机固体弹性性质的空间不均匀性。首先,研究了弹性自由能的非局部唯象模型。这具有淬火随机内核,其引起残余应力和拉梅系数的随机性。其次,半微观模型网络的副本统计力学的探索。半微观模型的Goldstone波动再现唯象模型,并通过这种对应关系的残余应力和拉梅系数的统计特性推断。涉及的残余应力的相关性被发现是长程和受一个通用的参数,也给出了平均剪切模量。
2006-10-16 cond-mat.dis-nn 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
On the flow of electrically charged particles in an elastic solid
University of Nebraska-Lincoln(内布拉斯加大学林肯分校)
基于三连续介质混合物模型,提出一种描述软固体电解质和弹性半导体中带电粒子流动的非线性连续介质理论,适用于大变形和强场。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Oscillatory collective motion in viscoelastic and elastic active fluids and solids under circular confinement
本文证明圆形约束下活性生物膜中发现的振荡旋转与平移集体运动模式具有普适性,可广泛存在于粘弹性流体和固体中,弹性固体仅为极限情形。
2025-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Elastic instability in stratified core annular flow
实验研究了聚合物稀溶液与水在细毛细管中流动时的界面不稳定性。微流体装置的使用使我们能够非常详细地观察和量化流动的特征。在低速度下,流动采取直射流的形式,而在高速度下,产生稳定或平流的波浪射流。我们表明,这些流动制度之间的过渡是纯粹的弹性-它是由聚合物溶液的粘弹性只。在短波近似下的流动的线性稳定性分析定量地捕获了流程图。令人惊讶的是,不稳定的流动观察到强的速度,而对流观察到低速度。我们证明,这种不稳定性可用于测量流变性能的稀聚合物溶液,否则难以评估。
2010-10-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn