Atomic Level Green-Kubo Stress Correlation Function for a Model Crystal: An Insight into Molecular Dynamics Results on a Model Liquid
为了深入了解液体中振动动力学和原子水平Green-Kubo应力关联函数之间的联系，我们考虑了模型晶体中的这种联系。当然，液体和晶体中的振动动力学是完全不同的，并且不期望在模型晶体上获得的结果对液体有效。然而，这些考虑提供了一个基准，以前的分子动力学模拟的结果可以进行比较。因此，假设振动是平面波，我们推导出解析表达式的原子级应力关联函数在经典极限和分析。这些结果提供，特别是，一个配方的原子级应力关联函数在傅立叶空间和提取的波矢量和频率相关的信息的分析。我们还评估了原子级应力的能量。所获得的能量显着小于先前在MD模拟液体中获得的能量。这一结果表明，在液体和玻璃中的原子级应力的平均能量在很大程度上由结构无序决定。我们讨论了这一结果的背景下，均分的原子级应力能。先前公布的数据的分析表明，它是可以谈论的配置和振动贡献的平均能量的原子级应力在玻璃状态。然而，这种在液态下的分离是有问题的。我们还考虑了对分布函数中的峰随距离的增加而加宽。我们发现，峰展宽（约40%）发生由于横向振动模式，而从纵向模式的贡献不随距离而变化。最后，我们引入并考虑了原子能级横向电流关联函数。
2014-06-23 cond-mat.soft
Relating Chain Conformations to Extensional Stress In Entangled Polymer Melts
非线性拉伸流动在聚合物加工中很常见，但在理论上仍然具有挑战性，因为链的剧烈拉伸使缠结网络远离平衡变形。在这里，我们提出了粗粒度的模拟的拉伸流动在缠结聚合物熔体的Rouse-Weissenberg数$Wi_R=0.06$ - $52$和Hencky应变$ε\geq6$。模拟再现了拉伸粘度随时间、速率和分子量的实验趋势。分子结构的研究表明，随着$Wi_R$的增加，限制管的伸长和变薄。在平衡纠缠长度处，应力的增加与链熵的减小在数量上是一致的。粘度的分子量依赖性趋势与从牛顿极限到高速率极限的交叉有关，该交叉随链长不同地缩放。
2018-06-25 cond-mat.soft
Structure, molecular dynamics, and stress in a linear polymer under dynamic strain
线性聚合物的结构性质及其随时间的演化与其各向异性应力响应有很大关系。均方键长和平均键角是影响聚合物中时变应力的关键参数。键长沿链的分布是均匀的，在末端没有任何突变。在密度、温度、应变速率和链长等外部设定参数中，聚合物的密度和链长对应力有显著影响。在高密度值下，均方键长的变化主导了回转半径和端到端长度的变化。换句话说，键变形占主导地位，而不是尺寸和形状的变化。此外，均方键长也有很大的变化，反映为应力的跳跃。超过一个特定的值的链长，$n = 50$，称为纠缠长度，应力响应被发现有明显不同的行为，我们归因于纠缠效应。短链聚合物的行为或多或少类似于刚性分子。当加载时，其内部结构没有显著变化。此外，温度和加载速率对应力有非常温和的影响。除了这些新的结果，我们现在可以解释众所周知的聚合物的动态载荷下的力学行为的观点的演变的分子动力学和衍生的结构性能。这可能导致具有所需机械行为的聚合物合成。
2010-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rate- and temperature-dependent strain hardening in glassy polymers: Micromechanisms and constitutive modeling based on molecular dynamics simulations
通过分子动力学模拟研究玻璃态聚合物应变硬化的微观机制，发现少数承载键的拉伸主导应力响应，并据此构建含取向诱导背应力的本构模型，准确预测了广泛温度和应变速率下的应力响应。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular adsorption induces normal stresses at frictional interfaces of hydrogels
本研究针对水凝胶-刚性球低速摩擦体系，发现界面分子吸附-拉伸-解吸机制不仅产生摩擦力，还会诱导法向拉入力，通过多条件实验验证了该切向-法向耦合的稳健性，并用考虑界面有限厚度的分子键热驱动模型定量解释了实验结果。
2024-12-09 cond-mat.soft
Insights into Protein Unfolding under pH, Temperature, and Shear using Molecular Dynamics Simulations
本研究通过全原子分子动力学模拟发现，高温、酸性pH和剪切应力分别通过不同途径诱导牛血清白蛋白去折叠，提示需针对不同应激源采取差异化稳定策略。
2024-08-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Interfacial Stresses on Droplet Interface Bilayers Using Two Photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy
本文提出一种利用双光子荧光寿命成像显微镜和分子翻转器，在液滴界面双层上无创测量界面应力的微型平台，并揭示了双层形成与分离过程中的应力分布及分子翻转器的应力感知机制。
2023-06-11 cond-mat.soft
The Role of Local Structure in the Enhanced Dynamics of Deformed Glasses
外加应力可以使非晶态固体的分子迁移率提高几个数量级。流动性的变化通常通过Eyring模型来解释，该模型调用了一个经验激活量，其起源仍然知之甚少。在这里，我们分析了恒定应力分子动力学模拟，并提出了一个扩展的Eyring模型与机器学习领域，软。我们的模型将激活体积（一个经验参数）与结构属性（柔软度）联系起来。我们发现，应力有一个不均匀的影响，取决于当地的结构，这解释了应力下观察到的弛豫时间分布较窄的流动性。
2021-08-13 cond-mat.soft
Influence of ensemble boundary conditions (thermostat and barostat) on the deformation of amorphous polyethylene by molecular dynamics
分子动力学模拟正越来越多地被用于研究聚合物在机械变形过程中的结构演变，但相对较少的研究集中在边界条件对这种演变的影响，特别是在变形过程中通过周期性边界的热和压力的耗散。本文的研究探讨了无定形聚乙烯的拉伸变形，建模与一个统一的原子方法的潜力，是如何影响的热量和压力耗散。压力耗散的情况下（单轴拉伸）的应力-应变曲线与实验定性一致，并表明散热有很大的影响应变硬化模量计算的分子动力学模拟。与粘结和非粘结项相关的能量的演变被量化为应变的函数以及加载和非加载方向上的应力的演变，以了解应力状态如何在弹性、屈服、应变软化和应变硬化区域内改变。应力分配显示了“拉伸”范德华相互作用和“压缩”键拉伸力之间的竞争，与特征屈服应力峰值明显与非粘结应力。缺乏散热对应变硬化制度的影响最大，其中计算温度的增加与加载方向上更快的链对齐和更快的构象变化相关。在某种程度上，这些观察结果表明，热量和压力耗散的作用，无定形聚合物的变形特性，特别是应变硬化制度。
2013-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of local stress on accurate modeling of bacterial outer membranes using all-atom molecular dynamics
本研究通过全原子分子动力学模拟，探讨膜构建方案引起的局部应力对铜绿假单胞菌外膜与PQS分子相互作用的影响，发现差异应力可改变自由能最小值位置，为膜建模提供关键见解。
2022-10-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular scale contact line hydrodynamics of immiscible flows
通过对不混溶两相流的分子动力学模拟，我们发现流体与固壁之间的相对滑移处处遵循广义Navier边界条件，滑移量与切向粘性应力和未补偿的Young应力之和成正比。后者是由流体-流体界面与其静态配置的偏差引起的。本文给出了一个不混溶流体动力学的连续方程，包括广义Navier边界条件、纳维-斯托克斯方程和Cahn-Hilliard界面自由能。我们的流体动力学模型产生的界面和速度的配置文件相匹配的分子动力学模拟在分子尺度附近的接触线。特别是，在高毛细管数的行为，导致流体-流体界面的分裂，准确地预测。
2003-03-19 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Molecular simulations of crazes in glassy polymers under cyclic loading
本研究通过珠-簧模型的分子动力学模拟探究玻璃态聚合物循环银纹行为，揭示银纹与本体的作用机制及应力滞后规律，发现银纹刚度远低于本体，共存体系的宏观响应由纤维化银纹主导。
2024-06-20 cond-mat.soft
Synchronized molecular dynamics simulation via macroscopic heat and momentum transfer: an application to polymer lubrication
针对复杂流体的非等温流动行为，提出了基于宏观传热和动量传递的同步分子动力学模拟。在该方法中，分子动力学模拟被分配给小的流体单元以计算局部应力和温度，并且在一定的时间间隔内同步以满足宏观热和动量输运方程。该方法适用于由平行板之间的十个珠的短链组成的聚合物液体的润滑。采用无量纲参数，即，- Nahme-Griffith数，其由在充分改变粘度所需的特征温度下的粘性加热与热传导的比率定义。本模拟表明，强烈的剪切变稀和过渡行为的构象的聚合物链发生与快速升温时，Nahme-Griffith数超过1。研究结果还表明，由于高分子链构象与剪切流动下的热生成的耦合作用，在大剪切应力下，线性应力-光学关系发生了折返转变.
2014-07-16 cond-mat.soft
Molecular dynamics simulations reveal internal tension in native state collagen fibrils
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Univ. Rennes, CNRS, IPR - UMR 6251（雷恩大学，法国国家科学研究中心，分子与材料物理研究所）
研究通过分子动力学模拟揭示胶原纤维在原生状态下的内部张力，发现其源于蛋白质主链过度延伸而非局部水合，为组织工程提供新见解。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Equilibrium and non-equilibrium molecular dynamics approaches for the linear viscoelasticity of polymer melts
在分子动力学中，由于聚合物熔体的内应力波动，聚合物熔体的粘弹特性的计算特别具有挑战性。我们比较了平衡和非平衡MD方法提取的存储（G '）和损耗模量（G”）在很宽的频率范围内从珠弹簧链模型，在非纠缠和纠缠制度。我们发现，通过适当选择的数据处理和降噪程序，不同的方法可以获得定量等效的结果。在平衡MD（EMD）中，应用Green-Kubo关系和用于噪声过滤的多τ相关器方法产生平滑的应力松弛模量分布，由此可以获得精确的G'和G”。对于未纠缠的链，将劳斯模型与短时校正相结合提供了一种方便的选择，可以完全规避应力波动的挑战。对于非平衡MD（NEMD），我们发现将应力预平均处理与离散傅立叶变换分析相结合可靠地计算G'和G”，其模拟长度比先前报道的短得多。比较这些方法的效率和统计精度，我们得出结论，EMD是可靠和有效的，是合适的，当整个频谱的线性粘弹性特性是理想的，而NEMD提供的灵活性时，只有一些频率范围的利益。
2022-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Driven cavity flow: from molecular dynamics to continuum hydrodynamics
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了无滑移边界条件引起非物理应力发散的盖驱动空腔流动中流体的滑移。MD结果不仅显示了流体滑移的存在，而且验证了Navier滑移边界条件的有效性。为了更好地理解该问题中的流体滑移，基于对Navier边界条件和牛顿应力的MD验证，建立了连续流体动力学模型。我们的模型没有可调参数，因为所有的材料参数（密度，粘度和滑移长度）直接从MD模拟确定。从连续介质计算的稳态速度场与MD模拟的稳态速度场从分子尺度结构到全球流动都是定量一致的。主要发现如下。在移动和固定固体表面相交的拐角附近，存在核心部分滑移区域，其中滑移在移动固体表面处很大，并且从相交处迅速衰减。特别地，该核心区域的结构几乎与系统大小无关。另一方面，对于足够大的系统，出现额外的部分滑移区域，其中滑移以$1/r$变化，其中$r$表示沿着移动固体表面到拐角的距离。这一宽幂律区域的存在与应力的渐近$1/r$变分和Navier边界条件是一致的。
2004-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Stress Relaxation in Monodisperse Entangled Polymer Melts: Correlation Between Viscoelastic Response and Single-Chain Relaxation via Molecular Dynamics Simulations
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
通过分子动力学模拟研究单分散纠缠聚合物熔体中的应力松弛，发现粘弹性响应与单链松弛之间的相关性，揭示了平台模量与纠缠长度的确定方法。
2026-02-25 cond-mat.soft
Nonlinear mechanics of triblock copolymer elastomers: from molecular simulations to network models
我们引入了一个熵网络模型的共聚物弹性体的基础上的微观链构象在变形过程中的演变。我们表明，由于在全球以及纠缠水平的链拉伸从添加剂的贡献的应力结果。当用分子模拟计算这些参数时，该理论定量地预测了宏观应力响应。该模型只需要一个弹性模量来描述物理交联的三嵌段网络和未交联的均聚物。
2018-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A scalar model of inhomogeneous elastic and granular media
我们从理论上研究如何颗粒材料的应力传播特性的演变，因为他们受到不断增加的压力，比较的结果，一个二维的标量晶格模型的分子动力学模拟稍微多分散光盘。我们使用力的直方图和两点的空间关联函数的力量的统计特性的特点。对于晶格模型，在颗粒极限的力直方图有一个指数的尾巴在大的力量，而在弹性制度的力直方图是窄得多，并有一个形式，取决于在模型中实现的无序。随着压力的增加，分子动力学模拟中的力直方图的行为与晶格模型所显示的非常相似。与此相反，空间相关性在晶格模型和分子动力学模拟中定性地不同地演化。对于晶格模型，在颗粒的限制，有没有在平面内的应力-应力的相关性，而在分子动力学模拟显着的平面内的相关性坚持研究的最低压力。
2000-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A molecular-dynamics study of ductile and brittle fracture in model non-crystalline solids
利用分子动力学模拟研究了类金属玻璃体系的断裂过程，发现类金属玻璃体系由于原子间相互作用势的微小变化而发生脆化。然而，这种断裂韧性的变化并不伴随着流动应力的相应变化。Freund和Hutchinson提出的脆性断裂理论表明，在这些情况下，应变速率敏感性是控制性物理参数。最近的粘塑性理论在这类固体的福尔克和兰格进一步表明，应变速率敏感性的变化对应于局部剪切转变区的敏感性的变化，以施加剪切应力。一个简单的模型，这些区域的开发，以量化这种敏感性的依赖粒子间的潜力。
1999-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-linear stress relaxation of transient-crosslinked biopolymer networks
活细胞流变学中的一个长期存在的难题是实验观察到的长时间应力松弛的起源。细胞的力学在很大程度上取决于细胞骨架，细胞骨架是由瞬时交联剂组成的生物聚合物网络，允许随着时间的推移应力松弛。此外，由于分子马达的存在，这些网络受到内部压力。在这项工作中，我们提出了一个理论模型，使用模式相关的流动性来描述这种预应力瞬态网络的应力松弛。我们的理论预测同意有利的重组细胞骨架网络的实验数据，并可能提供一个解释在细胞中观察到的缓慢应力松弛。
2021-08-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular mobility in driven monomeric and polymeric glasses
我们表明，在单体过冷液体和玻璃，塑性流动在恒定的剪切应力$σ$，而被变形与应变速率$\dotε$，微观结构弛豫时间$τ_{\rm str}$给出的通用关系$σ/G_\infty\dotε$与$G_\infty$的模量。这个等式适用于从玻璃化转变温度以上一直到无热极限的所有流变状态，并且是由弹性加载和粘性耗散的竞争效应引起的。然而，在大分子（聚合物）玻璃中，应力从该弛豫时间开始衰减，并且$τ_{\rm str}$实际上进一步减小，即使在玻璃态应变硬化期间$σ$升高。我们开发的表达式来捕捉这两种效果，从而提供了一个框架，用于分析玻璃材料中的迁移率测量。
2018-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress Relaxation of Entangled Polymer Networks
用分子动力学模拟研究了交联聚合物网络的非线性应力-应变关系。以前，我们证明了在确定网络的弹性和弛豫性质的陷阱纠缠的重要性。在这里，我们提出了新的结果的应力与应变的干燥和溶胀网络。模型限制的波动的网络股一样的管模型被示出来描述的应力为伸长和压缩。对于溶胀的网络，发现总模量像（V_0/V）^{2/3}一样减小，并且仅对于短链网络达到幻影模型结果。
1999-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Comment on: "Relating Chain Conformations to Extensional Stress in Entangled Polymer Melts"
基于非平衡分子动力学模拟的缠结聚合物熔体，最近的信[物理。$\textbf{121}$，047801（2018），arXiv：1806.09509]声称，上升的拉伸应力与平衡纠缠长度下链的熵减小在数量上一致。我们指出，恰恰相反的是真实的：链内熵应力所产生的个别纠缠股一般不同意总的“宏观”的压力。该信的结论是基于对有限范围的模拟弹道进行的不完整和有问题的分析。如果他们以适当的方式检查了完整的模拟轨迹，那么从他们的数据中应该得出相反的结论。
2018-08-16 cond-mat.soft
Direct evidence of stress-induced chain proximity in a macromolecular complex
许多超分子材料的机械性能通常由化学组成和分子微观结构组织之间的相互作用产生的非共价相互作用决定。非共价相互作用的可逆性质赋予了超分子材料以其他方式难以获得的响应性质，例如作为对机械应力的响应而变得刚性。非共价相互作用究竟是如何从微观结构中产生的，它们如何响应施加的力或变形而变化，目前还不清楚。在这里，我们结合核磁共振（NMR）和流变学直接探测的作用，在聚合物复合物的链接近。我们观察到链的接近度增加，在响应强加的流量，我们假设这是源于增强的氢键。链的接近度与爬杆和剪切带直接相关。只有当施加的应力较低时，流动才会持续，这表明应力诱导的增厚机制。我们验证了氢键破坏剂可以关闭非平凡的流动行为和链邻近的光谱证据。结合流变-核磁共振方法表明，它是可能的，直接观察超分子力学背后的分子起源，为进一步研究超分子材料的机械化学性质铺平了道路。
2020-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Study on failure mechanism of Cu-Polyethylene-Cu sandwich structure by molecular dynamics simulation
采用分子动力学（MD）模拟方法，在细观尺度下研究了铜-聚乙烯-铜（CPC）夹层结构在单轴拉伸载荷作用下的拉伸破坏机理。通过对模型尺寸、平衡松弛时间和初始速度分布等参数的敏感性分析，验证了模型的合理性。给出了应力应变关系和各势能分量的演化过程，描述了结构的破坏过程。非键能峰值相对于屈服点在应力-应变曲线上有一个延迟，这与二面角的trans-fraction曲线的极大值点相吻合。在此之后，在反式分数曲线上出现的一个小峰表明了一个能量传递过程，这与应力-应变曲线的斜率变化相对应。研究表明，在CPC结构的损伤过程中，上反角分布起着至关重要的作用。此外，还利用温度场和密度分布预测了损伤起始位置，并通过微观组织演化得到了证实。通过考虑架桥和缠结的耦合效应，探讨了CPC的内在厚度依赖性，其与CPC的屈服强度成反比。
2018-06-02 cond-mat.soft
Mechanical and thermodynamic routes to the liquid-liquid interfacial tension and mixing free energy by molecular dynamics
Osaka University（大阪大学）；Tohoku University（东北大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Brunel University London（伦敦布鲁内尔大学）；Université Claude Bernard Lyon 1（里昂第一大学）；Tokyo University of Science（东京科学大学）
本研究通过分子动力学方法探讨了液-液界面张力与混合自由能的关系，采用机械和热力学方法分析了不同混溶性下的界面行为。
2024-09-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Stress Tensors of Multiparticle Collision Dynamics Fluids
应力张量推导出的多粒子碰撞动力学算法，基于粒子的波动流体的介观模拟方法，类似于那些原子或分子系统。系统的周期性边界条件以及流体被限制在一个狭缝。对于每一种情况，张量的两个等价的表达式，内部应力张量，其中涉及系统的所有自由度，和外部应力，其中只包括与限制表面的相互作用。此外，应力张量与嵌入颗粒的系统被确定。基于导出的应力张量，计算了剪切粘度的解析表达式。模拟说明了不同的衍生表达式之间的波动的差异，并产生非常好的协议之间的数值结果和解析推导的表达式的粘度。
2008-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic Reversibility, Space-Filling, and Internal Stress in Strong Glasses
公理化理论的理想玻璃网络，这已被证明是有效的，在描述相图和许多性能的硫属化物，氧化物，甚至分子玻璃，在这里扩大到描述两个几何性质，如第一个尖锐的衍射峰，和动力学性质，如不可逆的玻璃化转变的焓，通过调制差示扫描量热法测量。讨论表明，为什么后者是一个如此有效的工具，用于识别强玻璃。
2006-06-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-equilibrium mechanics and dynamics of motor activated gels
细胞的力学受到在细胞骨架中产生力的分子马达的强烈影响。我们开发了一个模型，细胞骨架网络驱动的平衡分子马达施加短暂的收缩应力。使用这个模型，我们展示了运动活动如何显着增加网络的体积弹性模量。我们还展示了如何电机绑定动力学自然导致增强的低频应力波动，导致在非平衡扩散运动的弹性网络内，在最近的\emph{in vitro}和\emph{in vivo}实验。
2007-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fiber plucking by molecular motors yields large emergent contractility in stiff biopolymer networks
细胞的机械性质主要取决于其细胞骨架的张力，细胞骨架是一种生物聚合物网络，由活性马达蛋白施加压力。虽然已知网络的纤维性质强烈影响这些力向细胞尺度的传递，但我们对这一过程的理解仍然不完整。在这里，我们调查通过网络在单个细丝水平的力的传输，并表明，积极的力量可以几何放大的横向电机产生的力“拔”的纤维，并引起非线性张力。在刚性和密集连接的网络中，这种张力导致大的网络范围的拉伸应力，远远超过了线弹性理论的预期。这种放大机制与最近表征的由于纤维屈曲引起的网络水平放大竞争，这表明纤维网络为生命系统放大其分子力提供了几种不同的途径。
2018-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Elastoplasticity with softening as a state-dependent sweeping process: non-uniqueness of solutions and emergence of shear bands in lattices of springs
针对带软化弹塑性问题因单调性丧失导致的不适定性，提出状态依赖扫掠过程求解含各类弹簧的弹塑性晶格弹簧模型演化，通过模拟与解析验证解的非唯一性及剪切带涌现，发现隐式追赶算法不动点的不连续分岔现象。
2025-09-04 cond-mat.soft math-ph math.MP
