Stress induced martensitic transformation in NiTi at elevated temperatures: martensite variant microstructures, recoverable strains and plastic strains
该研究通过热机械测试与透射电镜微观结构重构，揭示高温下NiTi形状记忆合金功能丧失源于应力诱导马氏体抗塑性变形能力不足，而非奥氏体塑性变形。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic elastic stress and strain produced by irradiation
利用本征应变的概念，在暴露于高能中子辐照的材料中形成的缺陷所产生的，我们开发了一种方法来计算宏观弹性应力和应变所产生的组件在操作过程中的聚变发电厂。在微观结构各向同性材料中，宏观弹性应力和应变场的主要原因是中子照射量的空间变化。我们发现，在无牵引边界条件下，体积平均弹性应力总是消失，这意味着形成了一个空间异质性应力状态，在同一个组件的不同位置结合压缩和拉伸弹性形变，并导致完全从辐射曝光的空间变化。几个案例研究有关的聚变发电厂的设计进行了分析和数值计算，显示出空间变化的分布缺陷产生显着的弹性应力在离子辐照的薄膜，加压圆柱形管和繁殖毯模块。
2021-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-high strain in epitaxial silicon carbide nanostructures utilizing residual stress amplification
应变工程已经引起了极大的关注，特别是对于在不同衬底上生长的外延膜。SiC的残余应变已被广泛用于形成超高频和高Q因子谐振器。然而，迄今为止，据报道SiC的最高残余应变被限制在约0.6%。SiC中引入的大应变可以导致一些有趣的物理现象，以及谐振频率的显着提高。我们报道了一种前所未有的纳米应变放大器结构，利用外延3C SiC和Si之间的自然残余应力，具有高达8%的超高残余应变。此外，可以通过改变放大器结构的尺寸来调谐所施加的应变。引入这种可控的超高应变的可能性将为研究SiC在大应变范围内的物理特性以及开发超灵敏的机械传感器打开大门。
2017-01-05 cond-mat.mtrl-sci
On the appearance of fractional operators in non-linear stress-strain relation of metals
找到一个精确的应力-应变关系，能够描述金属在{成形}和加工过程中的力学行为，是力学的几个领域中的一个重要挑战，在技术领域具有重大影响。事实上，为了预测材料的真实力学行为，本构关系必须能够考虑弹性、粘性和塑性现象。大多数本构模型都是基于经验证据和/或理论方法，并提供了一个很好的预测几种材料的力学行为。本文提出了一种基于分数阶算子的非线性应力应变关系。建议的本构关系是基于积分公式，并考虑到材料的粘弹性行为和非弹性现象时，出现的应力达到一个特定的屈服值。利用所提出的应变历程本构关系对两种金属合金的拉伸实验数据进行了拟合。一个最佳拟合的程序证明了建议的应力-应变关系的准确性，并将其结果与一些经典模型得到的结果进行了比较。我们的结论是，所提出的模型提供了最好的结果，在预测的力学行为的低和高值的应力/应变。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
The influence of surface stress on the equilibrium shape of strained quantum dots
InAs量子点的平衡形状（即，使用混合方法研究了在GaAs（001）衬底上生长的尺寸>= 10，000个原子的无位错应变岛），该混合方法将微观参数、表面能和表面应力的密度泛函理论（DFT）计算与长程应变场和应变弛豫的弹性理论相结合。特别是，我们报告的DFT计算的表面应力和分析的量子点的各个方面的表面能的应变的影响。在以前的研究中，表面应力被忽视了。此外，边缘能量的岛形状的影响进行了简要的讨论。从这些岛屿的平衡形状的知识，我们解决的问题是否实验观察到的量子点对应于热平衡结构，或者如果它们是生长动力学的结果。
1998-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Nanoindentation stress-strain for Fracture Analysis and computational modeling for hardness and modulus
基于纳米压痕载荷-深度曲线的应力-应变图反映了开裂现象。随着压头穿透深度或载荷的增加，观察到从韧性断裂向脆性断裂的转变。提出了一种基于径向裂纹分支和微裂纹的形状因子断裂研究新方法。硬度和模量曲线用多项式拟合。改变系数以获得不同的硬度和模量响应。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier induced lattice strain and stress effects on As activation in Si
我们利用密度泛函理论研究了As引起的晶格膨胀系数，特别注意分离电子和离子的影响。基于平衡条件下As失活机理，预测了应力对As活化的影响。我们发现双轴应力对As活化的影响最小，这与Sudden等人[J. Appl. Phys. 96，261（2004）]和Bennett等人的实验观察结果一致。[J.真空除去所有挥发Sci. Tech. B 26，391（2008）]。
2008-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Strain incompatibility as a source of residual stress in welding and additive manufacturing
焊接和增材制造过程中残余应力的积累是一个重要的影响，可以显著预测工件失效。在这项工作中，我们利用1.5D模型的物理和分析的透明度表明，热膨胀材料的弹性基板上的沉积导致应变不相容性的积累。该场是系统中残余应力的来源，即使在没有塑性形变的情况下也引入了构造历史的记忆。然后，该模型被应用到描述的发病和沉积过程中的残余应力的进展，它们的演变冷却后，移动热源的速度所发挥的基本作用。
2020-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Local stress analysis in Cu$_{50\%}$Zr$_{50\%}$ metallic glass under shear strain by means of first principle modeling
金属玻璃在应力作用下发生弹性变形。然而，金属玻璃弹性性质的原子水平起源仍然不清楚。在本文中使用{ \em ab initio}分子动力学模拟的Cu $_{50}$ Zr $_{50}$金属玻璃在剪切应变下，我们表明，非均匀应力松弛的结果增加的电荷转移从Zr到Cu原子，增强软化的剪切模量。讨论了非仿射形变引起的组分短程有序和原子位置的变化。结果表明，Zr子系统表现出刚性的行为，而从它们的初始位置的Cu原子的位移，诱导的应变，提供应力下降和软化。
2020-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Residual strain and stress in biocrystals
本文综述了生物矿物中自然产生的残余应变的表现形式、形成机制及其对力学性能的影响，并探讨了将其用于多尺度增强增韧策略的可能性。
2019-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Shear-band cavitation determines the shape of the stress-strain curve of metallic glasses
众所周知，金属玻璃具有非常坚固的屈服强度，其威布尔模量与结晶工程合金一样高。然而，它们的屈服后行为变化很大，在流动应力水平和应变在失败的大分散。使用X射线断层扫描，我们首次揭示了如何应变相关的剪切带腔的内部演变的基础上，这种不可预测的后屈服响应。我们演示了如何宏观应变软化符合内部剪切带空化的第一次检测。在塑性流动过程中的空腔生长被发现遵循幂律，这产生了分形维数和粗糙度指数与断裂后获得的自相似表面性质非常一致。这些研究结果表明，内部微裂纹如何共存的剪切带塑性沿塑性部分的应力-应变曲线，合理化的金属玻璃看到的塑性流动行为的大的可变性。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Learning the Stress-Strain Fields in Digital Composites using Fourier Neural Operator
对高性能材料的需求不断增加，导致了具有复杂分层设计的先进复合材料。然而，设计具有目标特性和性能的定制材料微结构是极具挑战性的，因为基于物理的求解器有无数的设计组合和高昂的计算成本。在这项研究中，我们采用基于神经算子的框架，即傅立叶神经算子（FNO）学习二维复合材料的力学响应。我们表明，FNO表现出高保真度的预测的完整的应力和应变张量场的几何复杂的复合材料微观结构，很少的训练数据，纯粹的微观结构的基础上。该模型还表现出zero-shot推广的不可见的任意几何形状的高精度。此外，该模型表现出zero-shot超分辨率的能力，预测高分辨率的应力和应变场直接从低分辨率的输入配置。最后，该模型还提供了高精度的预测等效措施的应力-应变场允许现实的放大的结果。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
The Yield Volume Fraction approach to the description of the stress-strain curve of a nickel-base superalloy
大多数金属合金的应力-应变曲线通常使用相对简单的Ramberg-Osgood关系来描述。虽然该描述以合理的总体准确度捕获了单调拉伸载荷下的总体应力-应变曲线，但它通常在屈服后区域出现显着误差，该区域弹性应变和塑性应变之间的相互作用特别显着。本研究提出并发展了一种基于屈服体积分数（YVF）函数描述拉伸应力-应变曲线的新方法。YVF描述提供了一个很好的匹配实验应力-应变曲线的基础上，对应于在单调变形过程中屈服的多晶的累积体积分数的物理意义的参数。的多晶产量现象的统计性质是突出的事实，即YVF模型达到良好的协议与观察时，对数正态分布和极值分布表示的累积密度函数的总产量体积分数，和增量产量体积分数的概率密度函数，分别。该方法与晶体塑性有限元（CPFE）模拟和Ramberg-Osgood模型，以及实验观察。结果突出的潜力，更广泛地使用统计方法的描述材料变形响应的改进设计。
2022-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Tensorial stress-plastic strain fields in $α$-$ω$ Zr mixture, transformation kinetics, and friction in diamond anvil cell
金刚石压砧中高压下的各种现象（相变、化学反应和摩擦）都受到应力和塑性应变张量各分量场的强烈影响。然而，它们无法衡量。即使测量的压力分布也包含显著的误差。在这里，我们建议耦合实验分析计算的方法，利用同步辐射X射线衍射，解决反问题，并找到所有这些领域和摩擦规则之前，期间和之后的$α$ - $ω$相变在强塑性预变形锆。由于先进的表征，应变诱导的$α$ - $ω$相变的最小压力从1.36 GPa变为2.7 GPa。理论预测的塑性应变控制动力学方程得到了验证和量化。所获得的结果为发展定量高压/应力科学，包括机械化学，材料合成和摩擦学提供了机会。
2022-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Strain on the Kinetics of Phase Transitions in Solids
我们考虑一个尖锐的界面动力学模型的相变伴随着弹性应变，连同其相场实现。定量结果的稳态增长的一个新的相在一个带的几何形状和不同的斑图形成过程中，在这个系统进行了研究。
2006-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Strain localization and percolation of stable structure in amorphous solids
在用分子动力学模拟的模型非晶态固体的力学试验过程中发生自发应变局部化。局部化程度取决于机械测试前的结构松弛程度。在最快速淬火的样品中，较高的应变速率导致增加的本地化，而逐渐淬火的样品表现出相反的应变速率依赖性。这种转变与具有准晶体状短程有序的原子的k-芯渗流相一致。作者推断存在相关的显微结构长度尺度。
2005-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects at solid surfaces near the melting point
我们研究了应变对晶体表面的影响，晶体表面接近体熔化温度T_m，表面熔化通常会发生。应变降低了体熔点，因此在低于但接近T_m的固定温度下，准液体膜的厚度预计将随应变而增长，而与符号无关。此外，应变引起的固体表面自由能的增加/减少发生，有利于/不利于表面熔化取决于应变相对于表面应力的符号。在后一种情况下，可以产生应变诱导的预湿转变，其中对于增加温度，液膜突然从零跳到有限厚度。应变Al（110）的真实分子动力学模拟说明了这种现象。
2002-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Boosting Room-Temperature Li$^+$ Conductivity via strain in solid electrolytes for Lithium-ion Batteries
用于小型化锂离子电池的固体电解质的大多数候选物的室温（RT）电导率仍然比商业要求低1-2个数量级，因此正在寻求几种旨在提高这种值的方法。在这封信中，我们报告的第一次直接的理论证据，外延应变可以是一个有效的工具，以达到这一目标。
2016-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of multivariant Si I to Si II phase transformation in polycrystalline silicon with finite-strain scale-free phase-field approach
采用无标度相场方法（PFA）和相应的有限元方法（FEM）模拟了多晶聚集体中立方Si Ⅰ到四元Si Ⅱ的马氏体相变（PT）。该模型的重要特征是大的和非常各向异性的相变应变张量$\varepsilon_{t}=\{0.1753;0.1753; -0.447\}$和应力张量依赖的非热耗散阈值PT，这产生了计算的基本挑战。具有55和910随机取向晶粒的3D多晶体在周期性边界条件和零平均横向应变下经受单轴应变和应力控制载荷。耦合演化的离散马氏体显微组织，马氏体变体和Si II的体积分数，应力和相变应变张量，和织构的介绍和分析。宏观变量有效地代表多变量的转换行为。55和910晶粒的宏观应力-应变和相变行为接近（差异小于10%）。这使得宏观本构方程的确定，通过处理骨料与少量的颗粒。大的相变应变和晶界导致数十GPa的巨大内应力，影响微观组织演变和宏观行为。与单晶相反，由于PT和负的局部切线模量的局部机械不稳定性在宏观尺度上通过由晶界阻止/减缓Si II区域的生长并产生内部背应力来稳定。这导致PT期间的压力增加。所开发的方法可用于研究类似的PT与大的转化菌株，并进一步发展，包括塑性应变和应变诱导的PT。
2023-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling stress and strain effects in ferroelectric HfO2
针对多晶铁电HfO2中应力与应变效应难区分、正交晶格应变对极化影响未明确的问题，研究通过分析掺杂外延薄膜晶相与应变，结合密度泛函理论计算，证实应力对亚稳态正交相稳定及铁电极化起关键作用，晶格形变影响远小于相含量变化的影响。
2023-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning hole mobility of individual p-doped GaAs nanowires by uniaxial tensile stress
应变工程提供了一种有效的方法来定制半导体纳米材料和纳米器件的电子和光电性能，从而产生新的功能。在这里，我们提出了直接的实验证据，应变引起的修改个别GaAs纳米线的空穴迁移率，使用原位透射电子显微镜（TEM）。纳米线的电导率随单轴拉伸应力的变化而变化，在1~ 2 GPa的应力下，电导率初始下降约5-20%，随后增加到纳米线的弹性限度。这归因于由于应力和应变引起的价带结构的变化而导致的空穴迁移率变化。在纳米线中的相应的晶格应变通过原位4D扫描TEM（STEM）进行量化，并在所有应力水平下显示出复杂的空间分布。同时，单色电子能量损失谱也揭示了应力和应变引起的禁带宽度的明显红移。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Comments on 'X-ray analysis of ZnO nanoparticles by Williamson Hall and size-strain plot methods' Solid State Sciences 13 (2011) 251-256
A. Khorsand Zak等人（Solid State Sci. 13（2011），251）不遵循尺寸均匀性，因此导致对所研究材料的微晶尺寸和应变值以及所获得参数的尺寸的不准确估计。我们也察觉到一个错误的微晶尺寸和应变的值报告的作者使用的尺寸-应变图的方法。我们将讨论量纲分析的重要性及其对估计值和参数单位的影响。
2022-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Potential improvement for elastocaloric performances of shape memory alloys through comparing with natural rubber
比较了天然橡胶（NR）和形状记忆合金（SMA）的弹热效应，并提出了SMA的弹热性能的潜在改进。NR和SMA的应力-应变曲线均存在平台和滞后现象。它们归因于相似的相变：NR中的应变诱导结晶（SIC）和SMA中的马氏体相变。对于天然橡胶，预应变可以减少大应变的缺点。对于SMA，在应力平台区，应力随应变的变化较小。因此，SMA的大的动态应力的缺点被提议通过用于直接在该应力平台区中工作的静态预应力来减少。选择合适的预应变（预应力）和应变幅值可以使NR的eC效应工作在相变区（SIC）。这种方法可以提高NR的eC强度和疲劳寿命。由于SMA的相变（马氏体相变）与NR相似，因此也提出了这种方法来改善SMA的eC性能。
2016-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain measurement by contour analysis
背景资料：由于颈缩导致的三轴应力状态的存在，从单轴材料试验中确定延性金属的屈服应力曲线变得复杂。存在对该问题的直接解决方案的需要。目的：本工作提出了一个简单的解决这个问题的具体轴对称标本。等效单轴真应变和真应力，三轴效应校正，计算不诉诸反分析方法。方法：提出了一种计算机程序，该程序从拉伸试验中获得背光配置的阴影图像。单个相机就足够了，因为不需要解决立体效果。试样的轮廓被数字化提取，应变从轮廓变化计算。同时，采用一种新的曲率拟合算法计算应力三轴度。结果：该方法是准确的比较与制造的解决方案从有限元模拟显示。应用于303不锈钢试件在不同程度的应力三轴度表明，等效单轴真应力-真应变关系的准确恢复。结论：这里提出的计算机程序以简单的方式解决了一个长期存在的挑战。它有望成为实验应变分析的有用工具。
2022-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Phase-Field Model of Stressed Incoherent Solid-Solid Interfaces
我们引入了一个新的相场模型，它允许非相干固体/固体变换的模拟。相反，以前的模型施加的界面处的相干性，零剪应力条件下的非相干固体的特性恢复在小的界面厚度的限制。为了清楚起见，我们将自己限制在两个弹性固体之间的应力驱动的相变的情况下。然而，由于我们使用的变分制剂，有一个明确的热力学解释，该模型的扩展的情况下，化学和/或热扩散是直接的。
2001-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Pure shear axes and elastic strain energy
众所周知，纯剪切状态具有不同的基矢量或坐标系：主轴，其中应力是对角的，纯剪切基，其中diag（应力）=0。后者通常被认为是纯剪切的定义，尽管纯剪切状态更一般地被定义为tr（应力）=0。新的结果，所有可能的纯剪切基地的特点。一对矢量函数的推导产生一组纯剪切基矢量从任何一个成员的三元组。矢量函数遵循纯剪切基矢量的协调条件，与主应力值无关。矢量基的互补类型对具有立方材料对称性的线性弹性固体的应变能有影响：对于给定的应力或应变状态，当材料立方轴与应力主轴或纯剪切基对齐时，应变能达到其极值。这意味着，对于给定的应力状态的最佳取向是一个或另一个矢量基，取决于应力是最小化还是最大化，这涉及一个材料参数的符号。
2006-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of transient change in strain rate on plastic flow behavior of low carbon steel
本文研究了低碳钢在室温拉伸变形过程中的塑性流动行为，在固定的工程应变为12%的条件下，将初始应变速率从3.3 × 10 ~（-4）l/s变化到最终应变速率从1.33 × 10 ~（-3）l/s到2.0 × 10 ~（-3）l/s。Haasen图显示，在应变速率变化时应力突然增加的交界处，位错密度几乎保持不变，塑性流动仅取决于位错速度。在该临界状态下，应力随时间的变化可用Boltzman型Sigmoid函数拟合。发现应力的增加随着最终应变速率而增加，并且达到这些应力值所花费的时间呈减少趋势。这两个参数在较高的最终应变速率下渐近饱和。
2005-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Stress and charge transfer in uniaxially strained CVD graphene
通过化学气相沉积（CVD）制备的石墨烯的机械性质不容易与通过机械裂解制备的接近完美的石墨烯的性质相比。在这项工作中，我们试图调查的机械性能的CVD石墨烯（简单地支持或嵌入在聚合物基体），通过两种不同的技术转移，单轴加载下，同时在原位监测拉曼显微光谱。电荷转移掺杂和应变的水平进行了评估，使用单轴应变修改的矢量分析。由于生长和转移过程，样品中的应变分布变化很大，这会导致CVD石墨烯中出现皱纹和缺陷。在简单支撑的试样中，应力传递效率通常非常低，并且拉曼光谱的变化主要由施加应变时源自衬底上的域的重新对准的电荷传递的变化决定。相比之下，覆盖有额外的聚合物层的样品表现出改善的应力传递效率，并且电荷掺杂水平的改变可以忽略不计。在完全嵌入的样品中，应力传递效率的变化是由裂纹、褶皱和/或褶皱限定的有效石墨烯域的尺寸引起的。
2018-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Analytic prediction of yield stress and strain hardening in a strain gradient plasticity material reinforced by small elastic particles
采用各向同性应变梯度塑性框架，研究了分散在基体中的弹性小颗粒对宏观加工硬化的影响。一个解析解，最近开发的屈服强度模型的基础上提出的。该模型考虑了颗粒尺寸和弹性特性的随机变化，并在2D/3D材料单元模型中对FE解决方案进行了数值验证。只要典型的颗粒半径远小于材料的长度尺度，考虑到颗粒的体积分数不是太大（$<10\%$）和颗粒/基体弹性失配是在一个现实的范围内，发现良好的协议。最后，该模型被增强到占加强贡献的剪切颗粒使用经典的线张力模型，并成功地校准对实验拉伸数据的$Al-2.8wt\%Mg-0.16wt\%Sc$合金。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Variationally Consistent Framework for Finite-Strain Microelasticity
本文提出了一种变分一致的有限应变微弹性框架，通过单一能量函数耦合微观和宏观机械平衡，解决了大应变下微观结构演化建模中的热力学一致性和应力松弛问题。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of surface stress across an order-disorder transition: p(1x2)O/W(110)
利用低能电子衍射测量了W（110）上p（1x 2）有序氧层在无序转变过程中的应变弛豫随温度的变化。测得的应变在[1-10]方向上接近0.027，在[001]方向上接近-0.053。在测得的应变弛豫的基础上，我们使用从头计算的结果，温度依赖的表面应力的定量信息。根据由第一性原理计算确定的不同应变的表面形成能，我们估计表面应力沿[1-10]从有序相的-1.1变化到无序相的-0.2N/m，沿[001]从5.1变化到3.4N/m。此外，我们的观察，应变规模与域大小成反比，证实了应变松弛发生在域边界。
2010-03-19 cond-mat.mtrl-sci
In-situ accumulated stress measurements: application to strain balanced quantum dots and quantum posts
在这项工作中，我们使用在原位累积应力监测技术，以评估应变平衡过程中的InAs/GaAs量子点和量子柱的应力的演变。这些结果与模拟和其他常用的应变平衡标准的比较表明，有必要考虑的过程中的运动学，而不仅仅是沉积材料的标称值。我们发现，衬底温度起着重要的作用，在补偿过程中，它是必要的，以达到最佳的补偿条件，考虑到它。该技术在量子柱上的应用使我们能够制造出特殊长度（120 nm）的纳米结构。原位累积测量表明，即使在较短的纳米结构中，松弛过程也可以被抑制，从而提高材料质量。
2011-02-24 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of strain/electronic interplay in ZnO; Stress and temperature dependence of the piezoelectric constants
我们提出了一个第一性原理研究的应力，温度和压电ZnO的电子性质之间的关系。我们的方法是密度泛函理论和密度泛函线性响应在局域密度近似下的平面波赝势实现。我们观察到显着的变化时，材料的压电和介电常数被扭曲。这种应力依赖性是O $2p$和Zn $3d$电子之间强的、键长依赖性的杂化的结果。我们的研究结果表明，可以通过控制ZnO的晶格常数，例如通过在适当的衬底上外延生长，来实现对特定器件应用的压电性能的微调。
2000-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Plastic response by dislocation glide in solid helium under dc strain rate loading
本文建立了一个研究He-4固体中位错滑移和塑性的模型。该模型考虑了Peierls势垒、位错的增殖和相互作用，以及导致位错滑移的经典热激活和机械激活过程。我们专门研究直流应力-应变曲线，以及它是如何受到温度，应变速率和位错密度的影响。作为温度和剪切应变的函数，我们观察到塑性形变，并讨论这可能是如何与实验观察到的弹性异常，在固体hcp的He-4，已经讨论了与超固态或巨塑性的可能性。我们的理论给出了几个预测的直流应力-应变曲线，例如，屈服点和加工硬化率和塑性耗散峰的变化，可以直接比较恒定应变速率实验，从而提供模型参数的界限。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Elastic constants and stress-strain in thin films: application in fiber-textured gold film by X-Ray diffraction
本文的目的是建立一个模型，使用解析方程，基于弹性理论的连续介质的小变形，其目的是完全表征材料的力学性能以及主应力-应变的薄膜。该方法不同于通常带来晶体对称性或直接涉及晶体材料的标准文献。从薄膜的第一性原理出发，定义和分析弹性介质中的各向异性是完全可能的。因此，应变和应力之间的本构关系将被认为是正交各向异性的，服从广义胡克定律。基于牛顿定律和能量守恒原理，提出了一个新的薄膜-衬底系统应力方程。作为应用，本文采用Faurie等人（2005）在Kapton衬底上沉积的纤维织构金薄膜的同步辐射X射线衍射原位拉伸测试技术和数据。由于金薄膜和衬底被认为是横向各向同性的，因此，首先需要进行纹理分析，目的是确定可用于模型方程的每个结晶方向的可能欧拉角（$ϕ$）和（$ψ$）。有了这些数据，就可以为施加到样品上的每个力绘制图形，$\varepsilon$（应变）× F。将实验曲线与理论公式进行比较，可以得到各向异性金薄膜的力学性能和主应力-应变。将结果与Faurie et al（2005）的结果进行了比较。
2018-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering 2D MoS$_{2}$ with Thin Film Stress Capping Layers
我们展示了一种方法，通过沉积应力薄膜来封装剥落的薄片，从而将拉伸和压缩应变引入到二维过渡金属二硫属化物（TMDC）MoS $_{2}$中。利用这种技术，我们可以通过改变沉积的薄膜应力来直接设计MoS $_{2}$应变大小，因此允许在片到片的水平上施加可变应变。这些薄膜应力源类似于在工业CMOS工艺中实现的基于SiN $_{x}$的应力源，以增强Si迁移率，这表明我们的概念是高度可扩展的，并且可以应用于应变工程TMDC器件的大规模集成。我们选择光学透明的应力源，使我们能够通过拉曼光谱探测MoS $_{2}$应变。结合厚度相关的分析，在MoS $_{2}$的拉曼峰位移的原子模拟，我们可以探索逐层应变传递。常规衬底（SiO $_{2}$、MgO）上的MoS $_{2}$显示出应变转移到多层薄片的顶部两层中，由于衬底粘附而具有有限的应变转移到单层。为了减轻这一限制，我们还探讨了单层（1 L）的六方氮化硼（h-BN）上的MOS $_{2}$的范德华异质结构上的应力源。该概念释放了1 L-MoS $_{2}$，从而允许将0.85 $\%$应变施加到单层，并且相应的应变诱导的带隙变化为75 meV。通过使用具有更高应力的薄膜，应变可以被设计为甚至更高。考虑了各种应力源和沉积方法，示出了应力源材料独立的应变转移，其仅依赖于应力源膜力，当使用热蒸发时，引入到MoS $_{2}$中的缺陷可以忽略不计。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shock Wave Evolution into Strain Solitary Wave in Nonlinearly Elastic Solid Bar
本文对聚苯乙烯非线性弹性固体杆中激波转化为体应变孤立波的过程进行了深入的实验观察。考虑材料的非线性和粘性，建立了平面弹性波在杆中传播的理论模型。数值模拟的基础上进行的开发的模型与不考虑粘度表现出形成一个长期稳定的扰动在适当的帐户作出的粘弹性的酒吧材料。
2022-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Stress effects on vibrational spectra of a cubic hybrid perovskite: A probe of local strain
由于与制造衬底的热膨胀失配、多晶性或甚至光浸泡，在混合有机金属卤化物钙钛矿薄膜中可能产生不均匀的应变。测量这些空间变化的应变是困难的，但对于理解载流子迁移率，非辐射复合，降解和其他光电特性的影响至关重要。局部应变可以使用拉曼或红外显微镜使用振动频率的变化来映射。我们使用密度泛函理论研究单轴应变对伪立方甲基铵碘化铅（CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$）振动的影响，并确定最有利于局部应变映射的振动模式（86 cm $^{-1}$，97 cm $^{-1}$，1457 cm $^{-1}$和1537 cm $^{-1}$），并提供校准曲线。我们解释的起源，频率随应变的变化，使用动力学矩阵和模式特征向量分析和研究应变引起的结构变化。我们还计算模式Grüneisen参数，提供信息的非谐性和各向异性的负热膨胀最近报道的其他阶段。我们的研究结果为混合钙钛矿中的应变映射提供了基础，以进一步理解和控制应变，并提高稳定性和光伏性能。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci
On stress-assisted boundary migration during recrystallization
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Chongqing University（重庆大学）
本研究通过原位退火结合EBSD和数字图像相关分析，揭示了高纯铝再结晶晶粒表面边界迁移的应力机制，发现局部残余应变与边界迁移方向存在显著关联。
2026-04-12 cond-mat.mtrl-sci
The strain-stress relationships for coherent in-plane strain in heterostructures with monoclinic crystal systems: $β$-(Al$_x$Ga$_{1-x}$)$_2$O$_3$ on $(h0l)$ $β$-Ga$_2$O$_3$ as example
本文推导了单斜晶系赝晶格中对称守恒条件下的应力应变关系，证明存在三种可能的晶胞，并发现低对称材料中无应力方向通常不垂直于表面，以$\eta$-(Al$_x$Ga$_{1-x}$)$_2$O$_3$为例计算了带间跃迁。
2024-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of the incremental stress-strain relation of a polygonal packing
采用分子动力学模拟方法计算了二维堆积多边形试样准静态变形的本构关系。系统保持稳定时的应力值由失效表面限定，该失效表面显示出对压力的幂律依赖性。在破坏面以下，得到非线性弹性和塑性形变，并在增量线性理论的框架下进行评估。结果表明，刚度张量与微接触重排直接相关。塑性服从非关联流动法则，塑性极限面与破坏面不一致。
2002-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Experimentally derived axial stress- strain relations for two-dimensional materials such as monolayer graphene
这里提出了一种方法，用于通过所有石墨材料中存在的2D拉曼峰的移位来推导单层石墨烯在拉伸和压缩下的真实实验轴向应力-应变曲线。这种方法背后的原理是观察到，对于不同类型的PAN基纤维，作为应变的函数的2D波数的偏移是它们的杨氏模量的线性函数，因此，2D拉曼峰在轴向应力上的偏移的对应值实际上是常数。通过跨越长度尺度移动，我们表明该值在纳米级也是有效的，因为它对应于存在于PAN基纤维和单层石墨烯中的石墨烯的平面呼吸模式。因此，2D拉曼峰的位移值可以容易地转换为线性弹性区域中的应力值，而无需借助于建模或需要求助于繁琐的实验程序来获得传递到材料的轴向力和二维膜的横截面积。
2016-06-13 cond-mat.mtrl-sci
An evaluation of plastic flow stress models for the simulation of high-temperature and high-strain-rate deformation of metals
唯象塑性流动应力模型广泛应用于金属材料在高应变率和高温下的大变形模拟。存在几种这样的模型，很难确定任何单一模型对手头特定问题的适用性。理想情况下，模型是基于基础（亚网格）物理，因此不需要重新校准的应用程序的每一个制度。在这项工作中，我们比较了约翰逊库克，Steinberg-Cochran-Guinan-Lund，Zerilli-Armstrong，机械阈值应力，和Preston-Tonks-Wallace塑性模型。我们使用OFHC铜作为比较材料，因为它具有良好的特性。首先，我们确定比热模型，状态方程，剪切模量模型和熔体温度模型的参数。这些模型进行评估，并确定其适用范围。然后，我们比较的流动应力预测的五个流动应力模型与退火OFHC铜的实验数据和量化建模误差。接下来，模拟泰勒冲击试验，确定比较指标，并根据这些指标对流动应力模型进行评估。这些计算采用材料点法。我们观察到，所有的模型是相当准确的，在低温下，这些模型中的任何一个都可以用于模拟。然而，在高温和高应变率条件下，它们的精度可能会有很大差异。
2005-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of LiNbO$_3$ and LiTaO$_3$ under uniaxial stress
结构应变严重影响材料特性，例如线性和非线性光学响应。此外，应变起着关键作用，例如，在铁电物理学中，特别是它们的畴壁。$μ$-拉曼光谱是一种非常适合的技术，这种应变效应的调查，因为它允许测量晶格动力学局部。然而，量化和重建应变场的拉曼映射需要知识的声子频率的应变依赖性。本文利用密度泛函理论和$μ$-Raman光谱，从理论和实验两个方面分析了广泛应用的铁电体钽酸锂和钽酸锂中的声子频率随单轴应变的变化。总体而言，我们发现我们的$ab$ $initio$模型和实验数据之间的应力细胞进行了良好的协议。大多数的声子显示出在压缩应变下的频率增加，而相反的是观察到的拉伸应变。此外，对于E型声子，我们观察到的升降机已经在中等应变场（即在$\pm0.2~\%$）沿x和y方向的简并。因此，这项工作允许在现代型散装和薄膜设备组装从钽酸锂和钽酸盐的三维应变的系统分析。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Localised stress and strain distribution in sliding
本文结合纳米划痕实验与HR-EBSD表征，并采用晶体塑性有限元模型进行三维模拟，揭示了微米尺度滑动接触下的局部应力与应变分布，为理解微尺度磨损的多物理机制提供基础。
2024-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Yield-stress anomaly in equiatomic ZrNbTiVHf high-entropy alloys
对体心ZrNbTiVHf高熵合金的单相样品在室温至1150 K之间进行了塑性形变实验。实验是在具有两种不同晶粒尺寸的多晶样品上进行的，在10-4 l/s的真实恒定应变速率下压缩。增量试验，如应力松弛试验，应变率变化和温度变化进行，以确定热力学激活参数的塑性形变过程。该材料在约500和800 K之间的温度范围内显示出屈服应力异常，其中屈服应力随着温度的升高而增加。在相同的温度范围内，我们发现一个非常低的应变率依赖性的流动应力，这是反映在几乎恒定的流动应力值的应力松弛和应变率的变化。在低于400和高于800 K的温度下，我们发现规则的塑性形变行为与线性温度依赖性的屈服应力约为-1.1 MPa/K，激活体积约为1.8 nm 3和0.2 nm 3，在低和高应力，分别和激活焓为2.7 eV的高温范围内。
2019-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Holonomy-based Diagnostic of Strain Compatibility in Birefringence Imaging of Stress-induced Ferroelectric SrTiO$_3$
Graduate School of Science and Engineering, Kagoshima University（鹿儿岛大学理工学研究科）；National Institute of Technology, Suzuka College（铃鹿工业高等专门学校）
本文提出了一种基于汇合的几何诊断方法，用于偏振成像中由应变诱导的铁电SrTiO₃的偏振方向场，并通过分析汇合角度ω来研究应变兼容性。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Dependent Ionic Transport in Li3YCl6 Solid Electrolytes
William A. Brookshire Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Houston（休斯顿大学威廉·A·布鲁克夏尔化学与生物分子工程系）；Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学前沿科学与工程学院）
研究通过分子动力学模拟揭示Li3YCl6中离子传输的应变依赖性，发现应变影响扩散速率但不改变传输机制，揭示了温度依赖的两阶段阿伦尼乌斯行为。
2026-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Germanium under high tensile stress: nonlinear dependence of direct band gap vs. strain
锗是作为硅光子学的激光源的强有力的候选者。人们普遍认为，锗的能带结构可以通过拉伸应变来改变，从而减小其直接带隙和间接带隙之间的能量差。然而，最广泛采用的传统变形势模型来描述这种转变恰好只研究了高达1%的单轴加载应变。在这项工作中，我们使用微桥的几何形状，单轴应力锗沿[100]高达$\varepsilon_{100}$ = 3.3%的纵向应变，然后进行电吸收光谱。我们精确地测量了在$Γ$点处的导带与轻空穴和重空穴价带之间的能隙。虽然实验结果符合传统的线性变形势理论高达2%的应变，观察到一个显着的非线性行为在更高的应变。我们测量了锗的形变势为a = -9.1 $\pm$ 0.3 eV和b = -2.32 $\pm$ 0.06 eV，并引入了二级形变势。紧束缚模拟的实验结果被认为是很好地描述。这些新的高应变系数将适用于未来CMOS兼容的激光器和光电器件的设计基于高应变锗。
2016-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of stress-triaxiality on void growth in dynamic fracture of metals: a molecular dynamics study
本文研究了应力三轴度对三维面心立方（FCC）晶格中空穴生长的影响。采用嵌入原子势（EAM）对铜进行了分子动力学（MD）模拟，模拟在室温下进行，应变控制在10^7/sec到10^10/sec的高应变速率范围内。这些量级的应变率可以通过实验来研究，例如，使用由激光烧蚀引起的冲击波。在三种不同的条件下，即单轴，双轴，和三轴膨胀的空隙增长进行了模拟。在这三种情况下的系统的响应进行了比较，在空洞的增长率，详细的空洞形状的演变，和应力-应变行为，包括塑性应变的发展。从原子水平上计算了宏观可观测量，如塑性功和孔隙率。空洞生长的应力阈值被发现是可比的层裂强度值由动态断裂实验确定。传统的宏观假设，即平均塑性应变的结果，从空洞的增长是有效的。在单轴的情况下，系统的演变被发现表现出四个不同的制度：弹性膨胀;塑性屈服，当平均应力几乎是恒定的，但应力三轴度迅速增加，与指数增长的空隙;饱和的应力三轴度;最后失败。
2004-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Scaling of the Strain Hardening Modulus of Glassy Polymers with the Flow Stress
在最近的一封信中，Govaert等人研究了五种不同玻璃态聚合物的应变硬化模量$G_r$和流动应力$σ_{flow}$之间的关系。在每种情况下，$G_r$在不同应变速率或不同温度下的结果与流动应力呈线性相关。他们认为这种线性关系与模拟结果不一致。从以前的出版物和新的结果的数据显示，模拟也产生模量和流动应力之间的线性关系。模量与流变应力的比值随温度和应变速率的变化的可能的解释进行了讨论。
2009-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
X-ray phase contrast topography to measure the surface stress and bulk strain in a silicon crystal
通过X射线干涉测量法测量Si晶格参数假设使用无应变晶体，这可能是不真实的，因为由于表面弛豫、重构和氧化引起的内应力。我们使用X射线相衬形貌术来研究干涉仪晶体的加工、退火和涂层的应变灵敏度，通过测量沉积在干涉仪反射镜晶体上的铜膜引起的晶格应变来评估形貌术的能力。一个副产品是在涂层完全松弛后测量表面应力。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A General Algorithm for Minimal Uncoupled Stress--Strain Calculations of Elastic Constant
Linköping University（林雪平大学）
该研究开发了一种通用算法，可生成无代数耦合的最少应变构型集，用于从第一性原理应力-应变计算中提取二阶弹性常数，其应变集适用于230个晶体空间群，且效率和准确性优于现有方法。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A mathematical justification for nonlinear constitutive relations between stress and linearized strain
本文提出一个渐近框架，通过一参数族非线性本构关系的领先阶关系，严格论证应力与线性化应变之间的非线性本构关系，并以隐式形式表达，涵盖密度相关杨氏模量和非二次应变能等情形。
2024-10-21 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
