Yielding, shear banding and brittle failure of amorphous materials
在自然界和技术中广泛存在的过程是由动力学转变控制的，由此最初处于固体状状态的材料然后塑性屈服。主要未解决的问题涉及任何材料是否会顺利和逐渐屈服（韧性行为）或突然和灾难性地失败（脆性行为）;样品退火，无序和剪切带形成在屈服和失败的开始中的作用;最重要的是，从实践的角度来看，任何即将发生的灾难性失败是否可以在它发生之前预测。我们解决这些问题，通过研究缓慢剪切非热非晶材料的屈服，在一个最小的介观晶格弹塑性模型。我们的贡献是四方面的。首先，我们阐明是否屈服将是韧性或脆性，对于任何给定的样品退火水平。第二，我们表明，屈服包括两个不同的阶段：一个预失效阶段，在此阶段中，小水平的应变异质性慢慢积累，其次是一个灾难性的脆性破坏事件，在此过程中，裂纹迅速传播通过合作线的塑性事件的样品。第三，我们提供了一个表达式的缓慢增长水平的应变不均匀性在破坏前的阶段，表示在宏观应力-应变曲线和样本大小，并与我们的模拟结果非常一致。第四，我们阐明的基本机制，通过该裂纹然后成核，并提供一个近似表达式的概率分布的剪切应变发生故障时，确定由一个单一的退火参数，和系统的大小方面表示的样品中固有的无序。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Low temperature universality in disordered solids
考虑了无序和非晶态固体的低温普适性质。我们介绍了一个模型，其中包括两种类型的两个级别的系统（TLS），其中，基于他们的本地对称性，弱或强相互作用的声子场。这很好地解释了实验结果，并解决了一些长期存在的问题：TLS的性质;声子衰减的微小性和普遍性，以及$3$ K的能量标度，在该标度以下观察到普遍性。我们的模型描述了无序晶格，我们也讨论了它的应用非晶态固体。
2013-11-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The yielding of amorphous solids at finite temperatures
我们使用不同的粗粒模型方法分析了温度对非晶态固体屈服转变的影响。一方面，我们使用的弹塑性模型，与温度的形式介绍了一个阿克里先乌斯激活定律的能量障碍。另一方面，我们实现了一个具有弛豫动力学的哈密顿模型，其中温度以朗之万随机力的形式引入。在这两种情况下，温度变换的急剧过渡的无热的情况下，在一个平滑的交叉。我们表明，这种热平滑过渡遵循一个简单的缩放形式，可以完全解释使用一个粒子系统驱动的机械和热噪声的联合作用下，随机驱动的普朗特-汤姆林森模型的潜力。我们的工作协调了非晶态固体的简单模型的结果与Johnson和Samwer提出的唯象$\sim T^{2/3}$定律[Phys. Rev. Lett. 95，195501（2005）]的框架内的实验金属玻璃产量的观察，并将其扩展到一个通用的情况下。最后，我们的研究结果加强了屈服过渡作为一个有效的平均场现象的解释。
2021-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Alternating shear orientation during cyclic loading facilitates yielding in amorphous materials
利用分子动力学模拟研究了循环载荷下剪切方向和应变幅对非晶态固体屈服行为的影响。模型玻璃是通过一个二元混合物，迅速冷却远低于玻璃化转变温度，然后进行振荡剪切变形。结果表明，在应变振幅高于临界值的周期性加载，首先诱导结构松弛通过原子簇在一些瞬态周期的不可逆位移，然后通过增加势能，由于形成一个系统跨越剪切带。在从上面接近临界应变幅度时，达到屈服转变所需的瞬态循环次数增加。有趣的是，人们发现，当剪切方向是周期性交替在两个或三个维度，瞬态周期的数量减少，但临界应变振幅保持相同的情况下，沿一个单一的平面的周期性剪切。在屈服转变之后，剪切带外部的材料继续应变诱导松弛，除了当剪切取向在三维中交替并且玻璃沿着剪切带以每三个循环施加的应变幅度变形时。
2020-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Microscopic constitutive theory of stress overshoot, yielding, and strain hardening in amorphous materials
University of Milan（米兰大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）
该研究基于非仿射弹性与不可逆多体弛豫耦合，为金属和聚合物玻璃非线性变形建立微观本构理论，解释应力过冲等现象，通过拉伸指数弛豫指数等定量再现多材料实验曲线，建立统一微观框架。
2026-07-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Universality Class of Nano-Crystal Plasticity: Self-Organization and Localization in Discrete Dislocation Dynamics
尽管晶体和非晶系统中的微观缺陷特征不同，但塑性变形系统中雪崩行为的普适性已被广泛讨论。与无定形系统相反，结晶流动应力在高应变和/或加载速率下显著增加。我们进行模拟的二维离散位错动力学模型，最低限度地捕捉纳米晶变形的现象。在这个模型的背景下，我们证明了在大速率（> 1000/s）下位错塑性的经典速率依赖性，从根本上控制了系统的统计特性，因为它与位错成核竞争：在大速率下，该行为在统计上由“拖曳”移动位错的长程相关性主导。在小速率下，塑性局部化在小体积中占主导地位，并且发生雪崩行为的空间整合。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Athermal Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plastic Deformation I: Basic Principles
我们开发了一个非热版本的剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性材料的热激活不可逆的分子重排是可以忽略不计或不存在的。在许多方面，这个理论有更广泛的适用性，但比它的热前辈更简单。例如，它不需要特别的努力来保证与热力学热力学定律的一致性，并且将屈服解释为堵塞状态和流动状态之间的动态稳定性的交换比以前更清楚。这里提出的无热理论包括一个明确的分布STZ过渡阈值。虽然这个理论不包含传统的热涨落，但有效温度的概念对于理解STZ密度与系统无序状态的关系至关重要。
2006-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Universality of Avalanche Exponents in Plastic Deformation of Disordered Solids
非晶态固体的塑性屈服是由幂律分布滑移雪崩引起的，其普遍性至今仍有争议。从实验和分子动力学模拟中确定幂律指数受到有限的统计抽样的阻碍。另一方面，虽然现有的弹塑性脱钉模型给出精确的指数值，这些模型迄今已被限制到一个标量近似的塑性，这是难以调和的统计各向同性的非晶材料。在这里，我们介绍了第一次完全张量介观模型的无序介质的弹塑性，不仅可以再现各种各样的剪切带模式实验观察到的不同的变形模式，但也捕捉到的雪崩动力学的无序材料中的塑性流动。滑动雪崩的特点是普遍的分布是定量不同的平均场预测，无论是关于指数和关于形式的标度函数，这是独立的系统维数（2D与3D），边界和加载条件，和单或双轴的应力状态。我们还测量平均雪崩的形状，这是同样普遍和不一致的平均场预测。我们的结果提供了强有力的证据，在非晶材料的塑性屈服的普适类是不同的平均场脱钉。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ductile-to-brittle transition and yielding in soft amorphous materials: perspectives and open questions
软质无定形材料是我们周围普遍存在的粘弹性固体，从粘土和水泥浆到食品或生物医学工程中遇到的乳液和物理凝胶。在外部变形下，这些材料经历了从固态到液态的显著转变，从而重塑了材料的微观结构。这种屈服的转变是2023年1月9日至13日在莱顿洛伦兹中心举行的研讨会的主题。这里展示的手稿提供了一个关于这个主题的批判性观点，综合了本周充满活力的思想交流中展开的各种头脑风暴会议和非正式讨论的见解。这些交流的结果采取了一系列开放性问题的形式，这些问题代表了在不久的将来要解决的突出的实验、数值和理论挑战。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universality of jamming of non-spherical particles
非球形颗粒（如椭球体和球柱体）的无定形堆积是实体的：颗粒之间的机械接触的数量小于自由度的数量，因此违反了麦克斯韦的机械稳定性准则。在这项工作中，我们提出了一个普遍的理论，实体无定形填料和相关的堵塞过渡。首先，我们表明，许多系统属于同一个普适类。作为一个例子，我们明确映射到一个系统的椭圆“呼吸”粒子。我们表明，通过使用一个边际稳定的参数，在这两种情况下，堵塞的包装是hypostatic的，并且与接触数和振动态密度的临界指数是相同的。此外，我们引入了一个广义的感知器模型，可以解析地解决的副本方法。该解析解预测了同一实体干扰普适类的临界指数。分析还表明，实体干扰的力和间隙分布不符合幂律分布，与球形粒子的均衡干扰形成鲜明对比。最后，我们通过数值模拟证实了我们的理论预测。
2018-11-03 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
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
Randomness-Induced Redistribution of Vibrational Frequencies in Amorphous Solids
多年来，文献中对非晶态固体态密度低频部分的讨论主要是通过将测量或模拟的态密度与经典德拜模型进行比较。由于这个模型很难适用于手头的材料，这就造成了一些关于所谓的“玻色子峰”的存在和普遍性的混乱，而玻色子峰是由这种比较产生的。我们建议人们应该注意不同方面的无序所起的不同作用，第一个是相互作用强度的无序，第二个是位置无序，第三个是协调无序。这些对态密度的低频部分有不同的影响。我们研究了一些易处理的模型在一维和二维的状态密度，并达到一个更清晰的画面，软化和重新分配的频率在这样的材料。讨论了无序度对弹性模量的影响以及弹性模量与频率软化的关系，得出了玻色子峰并不普适的结论。
2009-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Yielding under compression and the polyamorphic transition in silicon
通过分子模拟揭示非晶硅在静水压缩下约13–16 GPa发生不连续非平衡多形态转变，其本质为压缩屈服而非剪切屈服。
2023-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fronts Propagation at the Onset of Plastic Yielding
塑性屈服开始的有限阈值（屈服应力）的存在是塑性力学的普遍特征。这种干扰-解除干扰的转变自然是由一个非线性内部态场的动力学来解释的。我们表明，在非热剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性，过渡是伴随着塑性战线的传播。我们进一步表明，平均场论不能选择这些方面的速度和超越平均场的描述，包括波动和相关性的影响，导致在方程中的新的非局部项。最后，我们证明了新的条款，与相关的内在的长度尺度，提供了一个速度选择机制的塑料战线。
2008-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Spatiotemporal analysis of nonaffine displacements in disordered solids sheared across the yielding point
利用分子动力学模拟研究了变形非晶态固体中非仿射位移的时间演化和空间相关性。三维模型玻璃是通过二元混合物，这是缓慢退火远低于玻璃化转变温度，然后在一个恒定的应变速率剪切表示。结果表明，随着应变的增加，具有大的非仿射位移的原子簇的典型尺寸增加，这些簇保持空间均匀分布，直到屈服点时，移动原子成为本地化的系统跨越剪切带内。此外，屈服过渡与非仿射位移的空间相关性的突然变化相关联，该变化从指数衰减到幂律衰减。我们还发现小原子对关联函数中的第一个峰的高度在屈服应变下表现出明显的增加。这些结果进行了讨论，在循环加载下的非晶材料的屈服转变。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Modeling plasticity of amorphous composites: Scalar is not enough
我们使用一个连续的介观模型来解决塑性复合材料的屈服性能，形成的主机材料和夹杂物具有不同的弹性和/或塑性性能。研究了在均匀外偏应力作用下复合材料的流动特性。我们发现，由于夹杂物引起的不均匀性，标量建模在一个单一的偏应变的对称性比外部施加的变形方面给出了不准确的结果。真实的建模必须包括所有可能的剪切变形。在一个二维系统中实现这个模型，我们表明，较硬的夹杂物的效果是非常弱的相对较高的浓度。而对于较软的夹杂物，这种影响要强得多，即使夹杂物的浓度很小，也会影响流动曲线的形状和临界应力。我们还提出了一个完整的三维模拟方案的细节，并获得相应的结果，无论是硬和软夹杂物。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Relaxation dynamics in amorphous alloys under asymmetric cyclic shear deformation
采用分子动力学模拟研究了循环加载和玻璃稳定性对非晶合金结构弛豫和屈服转变的影响。我们认为，一个二元混合物冷却到玻璃相深处，并进行循环剪切变形的应变周期性变化，但仍然是积极的。我们发现，非对称循环剪切下的快速冷却的玻璃逐渐向低势能和有限应力在零应变的状态演变。当应变幅值低于临界值时，非仿射位移的尺度分布收敛于幂律衰减，随着循环次数的增加，幂律衰减的指数约为-2。相比之下，更稳定的玻璃在较低的应变幅度下屈服，并且当应变幅度接近临界值时，屈服转变可以延迟数百个循环。这些结果可为设计新的热机械加工方法以改善金属玻璃的机械和物理性能提供参考。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Origin of the Bauschinger Effect in Amorphous Solids
我们研究的结构起源的Bauschinger效应的数值访问的局部塑性阈值在稳态流动的二维模型玻璃下的非热准静态变形。更具体地说，我们计算了局部剩余强度，$Δτ^{c}$，任意加载方向，并发现，塑性形变一般诱导材料极化，即，$Δτ^{c}$分布中的前向-后向不对称性。在稳定的塑性流动中，局部填充平均更接近向前（而不是向后）的不稳定性，由于应力引起的偏见的障碍。然而，据推测，由于机械噪声，相当一部分区域接近反向（向后）屈服，因为反向剪切的$Δτ^{c}$分布准线性地向下延伸到零局部剩余强度。通过构建早期塑性响应的基本模型，我们表明，卸载导致反向塑性的幅度越来越大，即，反向软化，而它转移了前进的收益障碍。这导致在低$Δτ^{c}$区域中的极化反转，并因此导致包辛格效应。这种情况是相当普遍的，这解释了影响的普遍性。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of a random field at the yielding transition of a mean-field Elasto-Plastic model
本文研究了一种用于描述非热、准静态剪切非晶态固体屈服转变的弹塑性模型的平均场极限。我们专注于样品到样品的波动，我们解析表征，并详细研究与非热驱动的随机场伊辛模型的类比。我们强调，在屈服过渡的随机场是一个新兴的障碍，我们调查的各种因素，确定其强度。
2022-10-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Doping-induced Polyamorphic Transitions in Fluorite Oxides
该研究通过分子动力学模拟和实验发现Ba掺杂诱导HfO2产生半有序非晶相，该相具有更宽带隙和更高介电常数，并推广至多种掺杂体系，为设计高性能非晶介电材料提供了通用策略。
2025-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Playing with universality classes of Barkhausen avalanches
从地震和金融市场到铁磁材料中的巴克豪森效应，许多系统都会出现裂纹。尽管在本质上的多样性，在这些动力系统中发出的噪声包括雪崩般的事件与广泛的范围内的大小和持续时间，其特征在于幂律雪崩分布和典型的平均雪崩形状的签名依赖于基础动力学的普适性类。在这里，我们专注于裂纹噪声的铁磁体和审查巴克豪森雪崩在多晶和非晶铁磁薄膜具有不同的厚度的传统统计。我们展示了雪崩的标度指数和平均形状如何随材料的结构特征和膜厚度而演变。我们发现实验和理论预测的磁畴壁动力学模型之间的定量协议，然后阐明巴克豪森雪崩在铁磁薄膜的普适性类。因此，我们首次观察到的域壁动力学的维度交叉，和巴克豪森雪崩的域壁动力学的系统维度和范围的相互作用之间的相互作用的结果。
2019-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Quantifying the Features of an Amorphous Solid's Local Yield Surface
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Sorbonne Université, CNRS, Physico-chimie des Électrolytes et Nanosystèmes Interfaciaux, PHENIX（索邦大学，法国国家科学研究中心，电解质和界面纳米系统物理化学，PHENIX）；PMMH, CNRS, ESPCI Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité（PMMA，法国国家科学研究中心，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学）
研究非晶固体局部屈服面特征，通过机械探测发现其主要由加载角方向的屈服应力二阶导数正区域主导，采用Schmid-Mohr-Coulomb准则参数化描述屈服特征，揭示非晶结构中离散屈服特征对塑性流动起始的影响机制。
2026-03-04 cond-mat.dis-nn 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
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
Mechanical Yield in Amorphous Solids: a First-Order Phase Transition
非晶态固体在应变的临界值下屈服（在应变控制实验中）;对于较大的应变，平均应力不再增加-系统显示弹塑性稳定状态。材料界长期存在的一个谜是材料屈服前后的微观状态有什么不同。文献中的解释是具体的，但这一现象的普遍性需要一个普遍的答案。我们在这里认为，有没有根本的区别，在物质的状态之前和之后的产量，但产量是一个真正的一阶相变之间的一个高度限制的一组可能的配置居住在一个小区域的相空间，一个非常丰富的配置，其中包括许多边缘稳定的。为了证明这一点，我们采用了一个序参量的普遍适用性，独立的微观相互作用，这是成功的量化过渡在一个明确的方式。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universality of Dynamic and Thermodynamic Behavior of Polymers near their Glass Transition
本研究提出一个仅含Tg和脆度两个参数的普适方程，统一描述聚合物玻璃化转变附近的动力学和热力学行为，并与九种聚合物的实验数据及模拟结果良好吻合。
2025-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deformation and flow of amorphous solids: An updated review of mesoscale elastoplastic models
无序固体的变形和流动，如金属玻璃和浓乳液，涉及到粒子的快速局部重排，引起长程变形场。为了描述这些非均质过程，弹塑性模型将材料处理为在弹性行为和塑性松弛之间交替的“介观”块的集合，当它们被加载时。塑性松弛事件以非常各向异性的方式重新分布系统中的应力。我们不仅回顾了这些模型提供的物理洞察力到实际问题，如应变局部化，蠕变和稳态流变学，但也解决了基本问题，他们在屈服点和雪崩的塑料事件的统计临界。此外，我们讨论了与并发平均场方法和相关问题，如晶体的塑性和弹性线的脱钉连接。
2018-07-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural relaxation in amorphous materials under cyclic tension-compression loading
利用分子动力学模拟研究了无序固体在反复拉压载荷作用下的结构弛豫过程。二元玻璃的制备是通过快速冷却远低于玻璃化转变温度，然后在恒定体积下周期性应变。我们发现，在数百个周期的过程中，非晶系统被重新定位到逐渐降低的势能状态，能级变得更深，从下面接近临界应变幅度。势能的降低与原子的集体非仿射重排有关，并且它们的重新标度的概率分布在足够大的时间间隔内变得与循环数无关。它还表明，在启动剪切变形过程中屈服发生在更大的值的应力过冲在样品中，在较高的应变振幅循环加载。这些结果可能有助于非晶合金的机械加工，以减少其能量和增加化学电阻率和抗晶化。
2019-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Recoverable strain in amorphous materials: the role of ongoing plastic events following initial elastic recoil
本文在软玻璃流变学模型中揭示非晶材料卸载后除初始弹性回缩外，已塑性屈服单元在负局部应力下的延迟屈服会导致缓慢持续应变恢复，并指出本构模型需演化完整局部应力分布。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rejuvenation and Shear-Banding in model amorphous solids
我们测量的局部屈服应力，在小原子区域的尺度上，在一个深度淬火的二维玻璃模型进行剪切带的非热准静态（AQS）变形。我们发现，基本上是一个单一的塑性事件的发生足以使局部屈服应力分布的所有应变方向的一个明确定义的值，从而基本上消除了记忆的初始结构。由此可见，在一个良好的放松的样品，塑性事件导致突然（成核样）出现的局部柔软度对比，从而沉淀形成一个带，这在其早期阶段，是可测量的软比稳态流。此外，这个postevent屈服应力合奏提出了一个平均值相媲美的模式耦合温度$T_{\rm MCT}$周围的过冷液体的固有状态。这，我们认为，解释了脆性和韧性之间的过渡，在无定形材料的屈服发生在一个可比的母温度。我们的数据还允许捕获定量的压力和密度变化的贡献，并明确地表明，它们是可以忽略不计的结构复兴所造成的柔软度的变化相比。
2020-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Physics of Phonon-Polaritons in Amorphous Materials
无序材料中玻色子激发的性质仍然难以捉摸，这是由于在无序存在下定义准粒子等关键概念的困难。我们报道了在玻璃中观测到的声子极化激元，包括玻色子峰（BP），即超过德拜定律的太赫兹模式。建立了一个基于扩散子概念的理论框架来模拟由于无序诱导散射而导致的极化激元线宽的加宽。结果表明，BP频率与线宽的扩散常数的标度与极化激元的Ioffe-Regel（IR）交叉频率密切相关。这一结果证明了BP在玻璃中集体玻色类激发的低能谱中的普遍性，远远超出了声学声子的传统情况，并建立了IR交叉作为BP背后的基本物理机制。
2020-04-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A delayed yielding transition in mechanically annealed binary glasses at finite temperature
利用分子动力学模拟研究了应变幅值、玻璃稳定性和热涨落对剪切带形成和屈服转变的影响。首先将模型二元混合物逐渐冷却至低于玻璃化转变温度，然后周期性地变形以获得宽范围的势能状态。我们发现，临界应变振幅变得更大的高度退火玻璃内约一千剪切循环。此外，在固定的应变振幅下持续加载时，在机械退火至较低能态的玻璃中，屈服转变被延迟。它也表明，一个小的原子簇与大的非仿射位移的成核之前，与屈服过渡的急剧能量变化。这些结果对于非晶合金的热加工和机械加工具有重要意义。
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Plasticity in amorphous solids is mediated by topological defects in the displacement field
非晶态固体在外加应力或变形下塑性屈服的微观机制尽管近年来有大量的研究活动，但仍然是难以捉摸的。大多数方法都试图识别未变形玻璃中可能引发塑性不稳定性的原子尺度结构“缺陷”或时空相关性。与此相反，在这里，我们表明，与塑性不稳定性相关的拓扑缺陷可以识别，而不是在静态结构的玻璃，而是在非仿射位移场变形。这些位错拓扑缺陷（DTDs）可以定量表征的Burgers电路（和由此产生的Burgers矢量），这是构建在微观非仿射位移场。我们证明了（i）DTDs是由于违反Cauchy-Born规则而导致的玻璃变形不相容的表现（ii）由此产生的平均Burgers矢量显示对应于主要塑性事件的峰，包括屈服转变处的壮观的非局部峰，这是由于反平行DTDs之间的吸引力相互作用而导致的自组织成剪切带;（iii）施密德定律的应用DTDs导致预测剪切带在45度的单轴变形，广泛观察到的实验和模拟。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural relaxation and delayed yielding in cyclically sheared Cu-Zr metallic glasses
本文利用分子动力学模拟研究了循环剪切下Cu-Zr金属玻璃的结构弛豫与屈服转变，发现低幅值加载使势能对数衰减，临界幅值下玻璃经瞬态退火后通过形成剪切带屈服。
2024-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The role of weakest links and system size scaling in multiscale modeling of stochastic plasticity
结晶和非结晶物质的塑性形变通常涉及间歇性局部应变突发事件。为了理解这一现象的物理背景，引入了一个最小随机介观模型，其中微观结构的细节由波动的局部屈服阈值表示。在本文中，我们提出了一种方法来确定这种屈服应力分布的低尺度离散位错动力学模拟和使用最薄弱环节的论点。尺度链接的成功证明所得到的介观和离散位错模型的应力-应变曲线。如各种标度关系所示，它们在统计上是等价的，并且在热力学极限下表现相同。该技术有望适用于不同的微结构和非晶材料。
2016-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Far-from-equilibrium criticality in the Random Field Ising Model with Eshelby Interactions
本研究针对具有长程各向异性Eshelby核相互作用的零温准静态驱动随机场伊辛模型，揭示其弱无序下不连续磁化跃变、强无序下含雪崩的连续磁化增长行为，确定分隔两区域的有限无序临界点，并对比了受剪非晶固体模型的异同。
2023-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Microscopic Quantum Theory of Low Temperature Amorphous Solids
玻璃中的量子激发长期以来一直是凝聚态物理学家的一组难题。一个普遍的观点是，它们在很大程度上是晶体中元激发的无序类似物，辅以两个能级系统，这些系统是来自无序的化学局部实体。对这幅图的一个根本性的修正认为，低温玻璃中的激发与玻璃玻璃化时的能量景观有着深刻的联系：激发不是建立在单个基态上的低激发态，而是局部定义的共振，在固体的能谱中处于高位。根据半经典分析，两个层次的系统涉及共振集体隧穿运动的约200个分子单位的马赛克的合作运动在玻璃化转变温度$T_g$的遗物。TLS的态密度由$T_g$和镶嵌体的长度尺度决定，这是冷却速率的弱函数。解释了声子散射在绝缘玻璃中的普遍性。在较高温度下观察到的玻色子峰和热导率的平台也被定量地理解为来自相同的合作运动，但现在伴随着马赛克振动模式的热激活。一些局部结构跃迁的动力学对半经典图像有显著的量子修正。这些修正导致了热容和电导率与标准隧穿模型结果的偏差，并解释了热容的反常时间依赖性。隧穿中心之间的相互作用导致玻璃中经常观察到的大的和负值的Grüneisen参数。
2005-06-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
