Vibrational density of states of amorphous solids with long-ranged power-law correlated disorder in elasticity
为了确定无序固体的振动态密度$D(ω)$，推导了基于弹性常数（或等效内应力）的幂律空间相关性的振动激发理论。结果提供了第一个预测的玻色子峰在非晶材料的内部应力（或弹性常数）的空间相关性的幂律形式，通常是在实验系统中的情况下，导致对数增强（瑞利）声子衰减。预测在3D中玻色子峰周围的频率的减少的过量DOS的图中发生$\sim -ω^{2}\lnω$形式的对数校正。此外，该理论提供了在低频区域中的状态密度的标度律，包括3D中的$\simω^{4}$制度，并提供了关于玻色子峰值强度如何取决于弹性常数或内应力波动的幂律衰减的强度的信息。解析表达式也来自纵向激励，其中包括对数校正因子的动态结构因子，并提出了支持理论中使用的假设的数值计算。
2020-11-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nuclear quantum effect on the elasticity of ice VII under pressure: A path-integral molecular dynamics study
该研究利用路径积分分子动力学方法，揭示了高压下氢原子核量子效应使冰VII在超过40 GPa时从静态无序转变为动态无序结构，并在70 GPa、300 K下使弹性常数提高约20%。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Anomalous elasticity, fluctuations and disorder in elastic membranes
出于自由悬浮的石墨烯和聚合膜在软和生物物质，我们提出了一个无张力的弹性片在热波动和淬火无序的存在下的详细研究。这份手稿是基于一份可追溯到1993年的广泛草案，该草案私下流传。它提出了一般的理论框架和计算细节的许多结果，其中部分形式已发表在简短的信件（乐Doussal和Radzihovsky 1992年）。原子薄石墨烯片的实验实现推动了这一迷人学科的复兴，使我们过时的预测及其详细的推导及时。为此，我们分析了统计力学的广义D维弹性“膜”嵌入d维使用自洽屏蔽近似（SCSA），这已被证明是前所未有的准确，在这个系统中，准确的三个互补的限制：d -->无穷大，D --> 4，和D=d。聚焦于临界“平坦”相，对于嵌入在三维中的均匀二维膜，我们预测其普遍的长度尺度相关的粗糙度、弹性模量指数和普遍的负泊松比为-1/3。我们还将这些结果扩展到短期和长期相关的随机异质性，预测各种玻璃状褶皱膜状态。最后，我们还预测和分析了一个连续的皱曲过渡的“幻影”弹性片材。我们希望SCSA理论的详细介绍将有助于自由悬浮石墨烯的进一步理论发展和相应的实验研究。
2017-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A data-driven framework for structure-property correlation in ordered and disordered cellular metamaterials
本研究开发了一套结合虚拟结构生成、量化算法与可解释代理模型的数据驱动框架，可识别胞状超材料关键微结构特征对性能的影响，揭示刚度作用机制并验证麦克斯韦准则的适用边界，助力超材料结构-性能关联研究与新型构型发现。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Collective effects in cellular structure formation mediated by compliant environments: a Monte Carlo study
顺应性环境可以介导机械活性细胞（如成纤维细胞）之间的相互作用。从单细胞行为的现象学模型开始，我们使用广泛的蒙特卡罗模拟来预测软弹性基底上的细胞群落作为弹性模量，细胞密度，噪声和细胞位置几何形状的函数的非平凡结构形成。在一般情况下，我们发现一个无序的结构，以及有序的弦状和环状结构。有序和无序结构之间的过渡是由细胞密度和噪声水平控制，而弦和环状有序结构之间的过渡是由泊松比控制。在三个维度上观察到类似的效果。我们的研究结果表明，在弹性效应方面，健康的结缔组织通常处于宏观无序状态，但可以通过适当的参数变化切换到宏观有序状态，以一种让人想起伤口收缩或挛缩等疾病状态的方式。
2006-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.CB
Stability and elasticity of metastable solid solutions and superlattices in the MoN-TaN system: a first-principles study
本研究通过第一性原理计算，系统分析了MoN-TaN体系固溶体与超晶格的多维度稳定性及弹性特性，揭示了无序结构、超晶格架构的能量优势与新相形成机制，明确了不同结构的硬度与延展性变化规律。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
On the Microscopic Foundations of Elasticity
无序或纳米级固体的弹性性质的建模需要重新审视弹性理论的基础，因为人们探索的尺度可能不再适用于该理论。唯一的情况下，微观基础上推导的弹性文件是（近）均匀应变晶格。提出了一种弹性力学的微观方法。作为第一步，微观精确表达式的位移，应变和应力场的推导。对线弹性本构关系成立的条件进行了理论和数值研究。事实证明，标准的连续弹性不是不言自明的，并且仅适用于某些空间尺度，这取决于所考虑的系统和边界条件的细节。可能的相关性，粒状材料进行了简要讨论。
2002-03-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effects of Friction and Disorder on the Quasi-Static Response of Granular Solids to a Localized Force
对局部力的响应为颗粒固体中不同的应力传递模型提供了灵敏的测试。工程师传统上使用的弹塑性模型受到了理论和实验结果的挑战，这些结果表明应力的波动（双曲线）传播，而不是静态弹性的椭圆方程。数值模拟的二维颗粒系统受到本地化的外力的性质，研究在这些系统中的应力传递作为施加的力的大小，摩擦参数和无序（多分散性）的函数。结果表明，在大型系统（通常认为由工程师），响应是接近各向同性弹性预测，而小系统的响应（或当足够大的力施加）是强烈的各向异性。在后一种情况下，所施加的力引起接触网络的变化，并伴随着摩擦滑动。静摩擦的静摩擦系数越大，响应为弹性的力的范围越宽，各向异性越小。增加多分散性的程度（对于所研究的范围，高达25%）减小弹性响应的范围。这篇文章是以前发表的一封信的延伸[1]。
2007-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of Poisson ratio on cellular structure formation
软介质中的机械活性细胞充当力偶极子。由此产生的弹性相互作用是长程的，有利于弦的形成。我们分析表明，由于屏蔽，字符串之间的有效相互作用呈指数衰减，衰减长度仅由几何形状决定。无论是无序和有序排列的细胞，我们预测新的相变从准弹性到铁弹性和反铁弹性阶段的泊松比的函数。
2005-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.CB
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
Mechanics of disordered auxetic metamaterials
磁性材料具有很大的工程意义，这不仅是因为它们具有迷人的负泊松比，而且还因为它们具有更高的韧性和抗压痕性。这些材料通常是合成的聚酯泡沫，具有非常不均匀的结构，但无序在拉胀行为中的作用还没有完全理解。在这里，我们提供了一个系统的理论和实验研究的影响，无序的力学性能的一个纵格拉胀晶格与凹进六边形的几何形状。我们表明，无序有一个边际效应的泊松比，除非晶格拓扑结构被改变，并在所有情况下检查的无序保留拉胀特性。取决于施加到这些无序拉胀晶格的载荷的方向，观察到脆性或韧性破坏。结果发现，脆性破坏与无序相关的抗拉强度，而在韧性破坏无序不影响强度。因此，我们的工作提供了一般的指导方针，以优化无序拉胀超材料的弹性和强度。
2017-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Gradient elasticity in Swift-Hohenberg and phase-field crystal models
本研究探讨了如何将梯度弹性理论纳入Swift-Hohenberg和相场晶体模型，计算了多种晶格对称性的特征长度，并通过数值模拟与解析解对比揭示了位错弹性场特征长度对淬火深度的依赖，完善了小尺度弹性分析并提供了微观基础。
2024-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of coherent order-disorder transition in $Al_3 Zr$
在相场方法，考虑到应变诱导弹性，相干有序-无序转变的动力学研究的特定情况下的$Al_3 Zr$合金。结果表明，立方$L1_2$沉淀物的微观结构出现在一个均匀的无序的固溶体分解成一个微观结构的过程中的瞬态与tetraphylocene $DO_{23}$沉淀物嵌入到一个无序的矩阵。在足够低的温度下，在弱内应力的作用下，仅$L1_2$沉淀物在$DO_{23}$沉淀物成核之前的瞬时微观结构中生长，该成核仅发生在固溶体与$L1_2$沉淀物的界面处。在纳米尺度下的微观结构的分析显示了一个特征棒形状的$DO_{23}$沉淀物，由于其tetraphite对称性和它们的大的内应力的组合。
2001-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Force Chains, Microelasticity and Macroelasticity
有人声称，准静态颗粒材料，以及纳米材料，甚至在小载荷下也表现出弹性偏离。它表明，使用2D和3D模型与粒子间的谐波相互作用，这种偏离预计在小尺度[低于O（100）粒子直径]，在连续弹性是无效的，并消失在大尺度。模型在小尺度上表现出力链，力和应力分布与实验结果一致。讨论了各向异性、无序度和边界条件的影响。
2001-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Tunable Hyperuniformity and Hidden Information in Random Cellular Structures
Northeastern University（东北大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
研究人员利用力学顶点模型，通过调节细胞力学参数构建出可调超均匀态，提出HyPE系综，为多功能超材料设计提供了蓝图。
2026-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrations of amorphous, nanometric structures: When does continuum theory apply?
纳米尺度的固体颗粒结构在材料科学中起着越来越重要的作用。这些结构通常通过其组成粒子的振动特性来表征，这可以通过光谱方法来探测。解释这样的实验数据需要扩展的连续弹性理论越来越小的尺度。使用数值模拟和精确对角化简单的模型，我们表明，连续弹性，适用于无序系统，实际上打破了低于通常30至50分子大小的长度尺度。这个长度尺度很可能与通常用来解释玻璃态系统的特殊振动性质的尺度有关。
2001-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
