Overlapping plastic events as a mechanism for irreversible dynamics in amorphous solids under oscillatory shear
本文通过模拟和模型揭示,在振荡剪切下非晶固体中交替方向应变引起的粒子重排重叠是导致其动力学响应从可逆转变为不可逆的机制。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plastic response and correlations in athermally sheared amorphous solids
低温非晶态固体中不可逆变形的发生是由于基元事件的积累,由仅涉及几十个原子的空间和时间局部化的原子重排组成。最近,数值和实验工作解决了这些塑料事件之间的时空相关性的问题。在这里,我们提供了进一步了解这些相关性的调查,通过分子动力学(MD)模拟,塑性响应的二维非晶态固体人工触发局部剪切转换。我们表明,虽然在淬火配置的塑性响应几乎是不存在的,它变得很明显,如果以前施加的系统上的剪切应变。塑性响应具有四重对称性,这是局部变形后剪应力重分布的特征。在高剪切速率,我们报告的波动耗散关系的证据,连接塑性响应和相关性,这似乎打破了,如果考虑较低的剪切速率。
2016-06-28 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
Elastic Moduli in Nano-Size Samples of Amorphous Solids: System Size Dependence
这封信的动机是最近的一些实验煎饼形状的纳米样品的金属玻璃,表明在测量的剪切模量下降后,减少样品半径。对相同尺寸的晶体样品进行类似的测量显示出更温和的变化。在这封信中,我们提供了一个理论,这种现象,我们认为,这样的结果是一般预期的任何非晶态固体,与主要影响有关的贡献增加的表面相对于散装样品变小时。我们采用精确的剪切模量和系统的海森矩阵的特征值之间的关系,探索表面模式的作用,影响弹性模量。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cavity nucleation in single-component homogeneous amorphous solids under negative pressure
了解固体中空穴的形成和增长机理,对于正确确定固体的开发能力和力学特性具有重要的基础和应用价值。在这项工作中,我们提出了分子动力学模拟的过程中均匀形成的纳米孔洞的单组分非晶金属合金的结果。为了识别各种形状和大小的空腔,开发了一种新颖的方法,该方法基于由相同直径的虚拟颗粒(球)填充空腔。通过平均首次通过时间分析,表明非晶态金属熔体中空洞的形成是激活型过程。这个过程可以用经典的成核理论来描述,该理论通常适用于一级相变的情况。计算了空穴的激活能、临界尺寸和形核率,其值与非晶系统中晶体形核的情况相当。
2022-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous Elasticity and Emergent Dipole Screening in Three-Dimensional Amorphous Solids
将描述非晶固体塑性事件的屏蔽理论扩展至三维,预测并解释了非晶固体中无晶体缺陷类比的涌现非拓扑分布偶极屏蔽现象及其反常力学响应。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the density of shear transformation zones in amorphous solids
我们研究了非晶态固体的稳定性,着重于导致不稳定性的局部应力增加x的分布P(x)。我们认为,如果重排区之间的弹性相互作用是非单调的,则该分布是奇异的P(x)x^θ,其中指数θ不为零,并且随着相互作用范围的增大而增大。对于一类有限维模型,我们证明了稳定性蕴含着θ的一个下界,它位于饱和附近。对于四极相互作用,这些模型在d=2时产生θ ~ 0.6,在d=3时产生θ~ 0.4,其中d是空间维度,准确地捕获了原子模型中先前未解决的观测结果,无论是在准静态流动中还是在快速淬火后。
2013-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear yielding of amorphous glassy solids: Effect of temperature and strain rate
本文采用分子动力学模拟方法研究了两种标准模型:无定形聚合物和双分散Lennard-Jones玻璃的剪切屈服和稳态流动。在一定的应变速率下,最大剪切屈服应力和稳态流变应力均随温度的升高而线性下降。应变速率对应变速率的依赖关系可用对数或幂律加常数来描述。与传统的热活化模型的预测结果相比,速率依赖性几乎与温度无关。最近的塑性形变和玻璃流变学模型的关系进行了讨论,并根据这些发现在小区域的颗粒和应力的动态检查。
2003-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Noise spectra in the reversible-irreversible transition in amorphous solids under oscillatory driving
本文研究了二维非晶态固体在循环驱动下的应力起伏。已知的是,该系统对于小驱动振幅组织成可逆状态,并且对于高驱动振幅保持在不可逆状态,并且临界驱动振幅将两种状态分开。在这里,我们研究的时间序列的应力波动以下和以上的可逆-不可逆的转变。在不可逆的制度以上的过渡,应力波动的功率谱是广泛的,并具有$1/f^α$形状与$1< α<2$。我们发现,低频噪声功率的峰值附近的应力,直流屈服发生,这是符合预期的行为在系统中进行非平衡相变。
2019-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory of amorphous ices
我们导出了非晶态固体和液态过冷水的相图,并解释了为什么水的非晶态固体以几种不同的形式存在。大偏差理论的应用使我们能够在计算机模拟中制备这样的相。随着各态历经液体和两种不同的非晶态固体之间的非平衡转变,我们建立这两种非晶态固体之间的共存。我们预测的相图包括一个非平衡三相点,其中两个非晶相和液体共存。虽然非晶态固体是长寿命和缓慢老化的玻璃,但它们的熔化可迅速导致结晶冰的形成。此外,较高密度的非晶态固体在低压下的熔化分步发生,在进入冰从其变粗的非平衡液体之前转变成较低密度的玻璃。
2014-04-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity, plasticity and screening in amorphous solids: a short review
本文综述了非晶固体中塑性事件如何通过集体诱导类位错偶极子影响其涌现力学性质的新理论,并给出理论与模拟、实验对比的实例。
2023-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress-stress correlations in two-dimensional amorphous and crystalline solids
本文用经典弹性理论结合实验与模拟数据,证明二维非晶固体与各向同性晶体固体在静态应力-应力关联上不可区分,且 pinch-point 奇点并非非晶独有,证实了静态应力关联的普适性。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Continuum limit of the vibrational properties of amorphous solids
非晶态固体的低频振动性质和低温热性质与晶态固体有明显的不同。这种情况是违反直觉的,因为任何固体材料都被期望在连续极限中表现为均匀弹性体,其中振动模式是遵循德拜定律的声子。人们提出了许多唯象解释,如弹性不均匀性、软局域振动等。最近,发展了微观平均场论来预言普适的非德拜标度律。考虑到这些理论论点,绝对有必要直接观察非晶态固体低频振动的性质,并确定这种振动所遵循的规律。在这里,我们执行一个非常大规模的振动模式分析的模型非晶态固体。我们发现,平均场论预言的标度律在低频处被破坏,在连续极限处,振动模收敛为遵循德拜标度律的声子模和遵循另一个普适的非德拜标度律的软局域模的混合.
2017-03-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Breakdown of Nonlinear Elasticity in Amorphous Solids at Finite Temperatures
现在已经知道,非晶态固体在零温度下不具有非线性弹性理论:除了存在的剪切模量外,所有高阶系数在热力学极限内都不存在。在这里,我们表明,同样的现象持续到温度相当于玻璃化转变。由于Hessian矩阵的危险塑性模式的流行的零温度机制被异常的应力波动所取代,导致高阶弹性系数的方差的发散。结论是,在非晶态固体中,弹性永远不能与塑性分离:非线性响应基本上是塑性的。
2016-03-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thawed Matrix method for computing Local Mechanical Properties of Amorphous Solids
提出“解冻矩阵”方法,通过惩罚非仿射位移的外场局域化塑性变形,以表征非晶固体局部屈服应力并更准确地预测塑性重排。
2023-07-15 cond-mat.dis-nn 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
The Kinetics of Dissolution of an Amorphous Solid
溶解的非晶态固体的动力学研究,使用一个简单的模型,捕获与合理的准确性的动态非均匀性与松弛的非晶态材料在低温下的玻璃。示出的固有溶解速率是成比例的表面颗粒的浓度动力学能够与溶剂交换,独立于温度或玻璃的热历史。溶解表面的形态描述和使用表面蚀刻图像动态异质性的可能性进行了探索。
2018-01-29 cond-mat.soft
Nonequilibrium dynamics in an amorphous solid
用软自旋模型研究了非晶态固体的非平衡动力学。我们表明,在玻璃态的老化行为如下修改Kohlrausch-威廉姆斯-瓦茨(KWW)的形式类似于物理学评论快报。{ \bf 95},055702(2005)中的介电损耗数据。波动耗散定理(FDT)违反的性质也研究了在时间以及相关窗口。
2008-06-05 cond-mat.soft
Non-local cooperative atomic motions that govern dissipation in amorphous tantala unveiled by dynamical mechanical spectroscopy
通过分子动力学模拟,即通过在宽温度和频率范围内的机械光谱,在微观尺度上研究了非晶氧化钽中机械耗散的机制。我们发现,耗散与不可逆的原子重排与尖锐的合作字符,涉及数十至数百个原子排列在空间上扩展的多面体集群。值得注意的是,在低温下,我们观察到过量的塑性重排氧原子,这与宏观机械损失的实验峰值相关。详细的结构分析揭示了不可逆重排多面体的优先连接,对应于边和面共享。这些结果可能会导致微观上知情的设计规则,以减少机械损失的相关材料的结构,光学和传感应用。
2020-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Eshelby problem in amorphous solids
本文直接求解非晶固体中的Eshelby问题,考虑屏蔽效应和真实边界条件,发现经典Eshelby解需重大修正,从而更准确地模拟塑性事件后的应力重分布。
2023-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yield in Amorphous Solids: The Ant in the Energy Landscape Labyrinth
最近的研究表明,非晶态固体在振荡剪切作用下的屈服是一个从渐近周期到渐近混沌扩散动力学的动力学转变。然而,这种转变的类型和普遍性等级仍然未定。在这里,我们表明,包括一个非晶态固体的颗粒的坐标矢量的扩散行为时,受到振荡剪切,是类似于一个粒子扩散在一个扩散的晶格,所谓的“蚂蚁在迷宫”的问题,而产量对应于在晶格中的渗滤过渡。我们解释这是一个过渡的能量景观的连接,这会影响相空间区域的坐标矢量为一个给定的最大应变振幅。这一转变为观测到的极限环、周期大于1和屈服时时间尺度的发散提供了一个自然的解释。
2017-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Ubiquitous Thermal Conductivity Formula for Liquids, Polymer Glass, and Amorphous Solids
液体和非晶态固体中热输运的微观机理一直是一个突出的问题。有几种不同的方法来解释这些系统的热导率,例如,Bridgman的简单液体的公式,非晶态固体的最小热导率的概念,和非晶态聚合物的热阻网络模型。在这里,我们提出了一个普遍存在的公式,以统一的方式解释液体和非晶态固体的热导率。用此公式计算的导热系数与实验数据吻合得很好。我们的公式不仅提供了这些系统中传热的微观机制的详细含义,而且解决了现有公式和实验数据之间的差异。
2020-09-26 cond-mat.soft
Plasticity-Induced Anisotropy in Amorphous Solids: the Bauschinger Effect
非晶态固体在一个方向上经受应变,使得它们以塑性方式响应,当松弛回到具有零平均应力的状态时,它们也“记住”该方向。我们解决的问题是什么序参量,负责这个记忆?因此是材料对不同方向的应变的不同后续响应的原因。我们确定这样一个序参量,这是很容易测量的,我们讨论了它的轨迹沿应力-应变曲线,并提出,它和它的概率分布函数必须形成一个必要的组成部分的弹塑性理论。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Plasticity-Induced Magnetization in Amorphous Magnetic Solids
非晶磁性固体,如金属玻璃,表现出一种新颖的效应:在存在磁场的非热条件下,磁序的增长与机械应变的函数关系。每当有塑性事件时,磁矩逐步增加。因此,塑性诱导磁有序,作为有效的噪音驱动系统走向平衡。我们提出的原子模拟的结果,这种效果在一个模型的磁性非晶态固体受到纯剪切和磁场。为了阐明对外部应变和磁场的依赖,我们提供了一个平均场论,提供了一个足够的定性理解所观察到的现象。
2013-10-15 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
Unified study of viscoelasticity and sound damping in hard and soft amorphous solids
针对硬与软非晶固体,提出由非德拜标度律决定的粘弹性与声衰减统一框架,并通过数值模拟验证。
2024-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Onset of Irreversibility and Chaos in Amorphous Solids Under Periodic Shear
非晶态固体物理学的一个重要方面是通常与产率相关的不可逆行为的开始。在这里,我们使用准静态分子动力学模拟研究周期性剪切下的非晶态固体,并观察在临界应变振幅从可逆到不可逆的变形过渡。我们发现,对于小的应变振幅的系统表现出一个嘈杂的,但重复的极限环,类似于返回点记忆\cite{sethna1993hysteresis}。然而,对于大的应变振幅,行为变得混乱(显示出对初始条件的对初始条件的敏感性),因此是不可逆的。我们表明,混沌行为是剪切带不稳定性,产生大应变和对流位移场,他们创建的结果。
2013-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Magneto-mechanical Coupling in Thermal Amorphous Solids
在热磁性结晶固体中的磁-机械相互作用的标准方法涉及朗道泛函,其中晶格各向异性和由此产生的易磁化轴被明确考虑。在玻璃态系统中,人们需要发展一种理论,在这种理论中,无定形结构排除了易轴的存在,并且组成粒子可以自由地对它们的局部无定形环境和由此产生的力作出反应。本文提出了一个非晶态固体对机械应变和磁场的全部混合响应的理论。提出了原子模型,我们在其中测试预测的大块和纳米薄膜非晶样品的磁致伸缩。纳米薄膜与紧急自仿射自由界面的应用程序需要一个仔细的定义的膜的“宽度”和它的变化,由于磁致伸缩效应。
2018-01-09 cond-mat.soft
Non-Affine Displacements and the Non-Linear Response of a Strained Amorphous Solid
我们证明,不可逆的结构重组是不必要的观察在非晶态固体的屈服行为。虽然大多数的固体应变到其屈服点确实经历了不可逆的重组,我们发现一个显着的部分固体表现出通过可逆应变屈服。我们还表明,超过屈服应力的大的瞬时应变可以导致完全的应力松弛,由施加的应变驱动的大的非仿射运动的结果。应力应变比对非仿射均方位移的依赖性与在非零温度下从静止液体获得的剪切模量的依赖性的经验相似性支持这样的命题,即刚性仅取决于采样的构型空间的大小,并且对于该空间如何采样不敏感。
2016-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The yield of Amorphous Solids Under Stress Control at Low Temperatures
讨论了金属玻璃等非晶态固体在外力作用下的屈服,认为它与温度升高引起的玻璃化转变有关,或者可以用各种统计理论来理解。在这里,我们研究的方法,以应力控制的产量,并认为,无论是断言可以支持,至少在低温下。低温下非晶态固体的产率是一种高度结构化的现象,其特征在于一系列特定的机械不稳定性,并且与通过升高温度的流化(真实的或虚构的)完全不相似。一系列的不稳定性,其次是应力控制屈服在低,但有限的温度协议可以预测通过分析非热准静态应变控制协议,使后者高度相关的非晶态固体的机械性能的深入理解。
2015-04-21 cond-mat.soft
Breakdown of Nonlinear Elasticity in Stress-Controlled Thermal Amorphous Solids
在最近的工作中,人们澄清了应变控制下的非晶态固体不具有非线性弹性理论,在这个意义上,剪切模量存在,但非线性模量表现出样品到样品的波动,增长不受约束的系统的大小。然而,与实验更相关的是应力控制条件。在本通讯中,我们表明,也在应力控制下的剪切模量存在,但高阶模量显示无界样本到样本波动。不可避免的结果是,在实验中的应力-应变曲线的表征应与应力相关的剪切模量,而不是与非线性扩展。
2017-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Athermal quasistatic cavitation in amorphous solids: effect of random pinning
该研究将夹杂物建模为随机钉扎粒子,通过无热准静态模拟揭示少量钉扎可增强非晶固体拉伸强度、延迟空化并使空腔分布更均匀。
2023-06-08 cond-mat.soft
The amorphous solid state: a locally stable thermodynamic phase of randomly constrained systems
针对一类受随机约束作用驱动的连续液态到非晶态-固态相变系统,讨论了(复制对称)非晶态固体态的局部稳定性问题.得到了对应于非晶态固体态的稳定点附近的无限小涨落的海森矩阵。这个海森矩阵的特征值都被证明是严格的过渡附近的积极的,除了一个-零模式与自发破缺的连续平移对称的系统。因此建立了非晶态固体状态的局部稳定性。
1999-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
Consequences of Disorder on the Stability of Amorphous Solids
采用高精度的数值模拟来突出完美结晶固体与非晶态固体在机械稳定性方面的细微但重要的差异。我们强调剪切模量消失时的应变值与塑性失稳发生时的应变值之间的差异。的屈服应变的温度依赖性计算的两种类型的固体,显示不同的标度律:$γ_{_{Y}}\simeq γ_{_{Y}}^{0}-C_1 T^{1/3}$晶体与$γ_{_{Y}}\simeq γ_{_{Y}}^{0}- C_2 T^{2/3}$非晶态固体。
2015-07-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Models for the yielding behaviour of amorphous solids
理解固体的力学响应和破坏对于它们作为结构材料的应用是非常重要的。导致非晶态固体屈服的塑性形变的本质近年来一直在积极地研究。采用单向和循环变形协议的调查揭示了退火的程度上的屈服行为的强烈依赖。在退火的阈值程度以下,屈服的性质发生质的变化,逐渐变得更不连续屈服。在非晶态固体屈服的理论研究几乎完全集中在单向变形下的屈服,但循环变形揭示了几个有趣的功能,仍然在很大程度上未调查。专注于非热循环变形,我调查了一个家庭的能源景观描述的基础上的模型。这些模型再现了模拟中观察到的关键有趣的功能,并提供了一个有趣的阈值能量的存在的解释。
2020-12-12 cond-mat.soft
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
Avalanches in the athermal quasistatic limit of sheared amorphous solids: an atomistic perspective
本文研究了模型非晶态固体在缓慢非热变形极限下屈服相变的统计性质。塑性流动通过弹性加载的交替阶段发生,其间以集体雪崩的形式出现快速耗散事件。我们调查他们的表征,通过能量与应力下降,并在多个阶段的变形,从而揭示了变化的空间范围的雪崩和程度的应力相关性变形的进展。我们表明,统计的应力和能量下降,只有成为可比的大事件中的稳定流制度。的屈服过渡的临界指数的结果进行了讨论的背景下,以前的研究类似的类型,揭示模型玻璃和制备历史的影响。
2021-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Thermally activated flow in models of amorphous solids
非晶态固体通过动态相变在所施加应力$Σ$的临界值$Σ_c$屈服。虽然在无热系统中是尖锐的,但热波动的存在导致转变的圆化和甚至低于$Σ_c$的热激活流。本文采用细观弹塑性模型研究了非晶态固体的稳态热流。在Hebraud-Lequex(HL)模型中,我们给出了低温下热激活流动的解析解。然后,我们提出了一个通用的标度律,也描述了过渡舍入。最后,我们发现,标度律保持在数值模拟的HL模型,一个二维弹塑性模型,并在以前发表的分子动力学模拟的二维Lennard-Jones玻璃。
2020-09-22 cond-mat.soft
Microscopic Mechanism of Shear Bands in Amorphous Solids
在非晶态固体中产生剪切带的剪切局部化的基本不稳定性,尽管在实验和理论上进行了大量的研究,但仍然是未知的。由于这是金属玻璃失效的主要机制,因此了解不稳定性对于找到如何稳定此类材料以防止剪切局部化的趋势是非常宝贵的。在这封信中,我们解释了剪切局部化剪切下的机制,这是外观的Eshelby样的四极奇点组织的非仿射塑性流动的非晶态固体到剪切带的高度相关线。我们证明了解析,这种高度相关的解决方案,其中$\C N$四极对齐相同的取向时,应变是足够高的最低能量状态。这条线与压应力成45度角。
2012-11-06 cond-mat.soft
Theory of sound attenuation in amorphous solids from nonaffine motions
基于非晶态固体粘弹性的非仿射响应形式,给出了非晶态固体中声学声子阻尼的理论推导。分析理论考虑到非仿射位移在横波,并能够预测无处不在的低能量扩散阻尼$\sim k^{2}$,以及一个新的贡献瑞利阻尼$\sim k^{4}$在较高的波矢和实验观察到的两个制度之间的交叉。扩散项的系数与颗粒运动中的微观粘性(Langevin型)阻尼(由非谐性引起)和静态剪切模量的非仿射修正成正比,而瑞利阻尼出现在低非谐性的极限中,与以前的观测和宏观模型一致。重要的是,$k^4$瑞利贡献这里推导出不产生谐波无序或弹性异质性效应,它是最近提出的分子模拟的主要机制,在非晶态固体声衰减。
2022-03-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical noise and avalanches in quasi-static plastic flow of amorphous solids
我们建立了一个非晶态固体塑性的平均场模型,基于系综剪切转变区的动力学,通过由区翻转本身产生的内在动力学噪声相互作用。我们比较了两种类型的噪声谱的准静态,稳态特性:(G)高斯;(E)来自四极弹性相互作用的宽分布。我们发现,通过雪崩的标度特性与系统的大小是非常敏感的噪声尾巴的塑性流动收益。与现有数据的比较表明,非仿射应变场可能是至关重要的,在小系统的分子模拟。
2006-09-27 cond-mat.soft
Creep and fluidization in thermal amorphous solids
当受到恒定的机械载荷时,许多非晶态固体显示出幂律蠕变,随后是流化。对这些过程的基本理解还远远没有实现。在这里,我们表征蠕变和流化的介观粘塑性模型的基础上,包括热激活屈服事件和广泛分布的能量障碍,这可能会降低局部变形的影响下。我们与流化前观察到的蠕变指数的屏障分布的宽度和屈服事件后的应力再分布的具体形式。我们发现,安德拉德蠕变是伴随着局部应变硬化驱动的应力重分布,并发现流化指数依赖于所施加的应力。模拟结果解释的平均场分析的光,并应有助于合理化的蠕变现象的非晶态固体。
2016-10-22 cond-mat.soft
Surface energy of strained amorphous solids
表面应力和表面能是表征两种材料之间界面的基本量。尽管这些量对于仅涉及流体的界面是相同的,但Shuttleworth效应表明,对于大多数涉及固体的界面,情况并非如此,因为它们的表面能随应变而变化。已知结晶材料具有应变依赖性表面能,但在非晶材料中,例如聚合物玻璃和弹性体,由于缺乏直接测量,应变依赖性是有争议的。在这里,我们利用接触角测量应变玻璃和弹性体固体来解决这个问题。我们得出结论,涉及聚合物玻璃的界面表现出应变依赖的表面能,并给出了强有力的证据,这种依赖不可压缩的弹性体的情况下。这些结果为我们理解非晶态固体的界面及其与接触液体的相互作用提供了基本的见解。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rare events and disorder control the brittle yielding of well-annealed amorphous solids
我们使用原子的计算机模拟提供了一个微观描述的非晶材料的脆性破坏,我们评估的作用,罕见的事件和淬火无序。我们认为,脆性屈服起源于罕见的软区,类似于无序系统中的格里菲斯效应。我们用数值方法演示了如何在这样的软区域局部塑性事件触发宏观破坏通过传播的剪切带。这一物理图像,不再持有不良退火韧性材料,使我们能够讨论有限尺寸效应在脆性屈服的作用,并加强屈服和其他无序控制的非平衡相变之间的相似性。
2022-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical Behaviour of Glasses and Amorphous Materials
广泛的材料可以微观上无序的固体形式存在,称为非晶态固体或玻璃。这类材料--氧化物玻璃和金属玻璃、聚合物玻璃以及软固体如胶体玻璃、乳液和颗粒填料--在各种情况下都可用作结构材料。它们的变形和流动行为与许多其他方面有关。除了与这些固体的形成有关的基本问题之外,理解它们的机械行为因此是有趣的,并且对于它们作为材料的使用具有重要意义。特别是,非晶态固体的塑性和屈服行为的本质已被积极地研究。不同的非晶态固体表现出明显不同的行为,并且与晶体材料的行为在性质上不同。最近研究的一个目标是理解非晶塑性的统一特征,并了解它们之间的明显差异。我们总结了一些最近在这方面的进展。我们专注于从计算机模拟研究中获得的见解,特别是那些采用振荡剪切变形的模型玻璃。
2021-08-19 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
Residual stress distributions in athermally deformed amorphous solids from atomistic simulations
用原子模拟技术研究了控制非热非晶态固体塑性流动统计特性的局部残余应力分布(失稳阈值)。对于静态配置,分布有一个pseudogap(幂律)的形式与全球收益统计的指数,同意。一旦变形开始,伪间隙区域在小的残余应力下让位于系统尺寸相关的平台,这可以从塑性事件之间的局部残余应力{ \em差异}的统计中理解。结果进一步表明,局部屈服应力在非晶态固体的变化,即使给定的区域不参与塑性活动。
2020-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft