Macroscopic model with anisotropy based on micro-macro informations
物理实验可以表征颗粒材料的弹性响应的宏观状态变量，即体积（填充）分数和应力，而微观结构是不可访问的，因此被忽略。在这里，通过数值模拟，我们分析了密集的，无摩擦的，颗粒状的组件，最终目标是将弹性模量与织物状态，即，微结构平均接触网络特征如接触数密度和各向异性。颗粒样品首先被各向同性压缩，然后在恒定体积（不排水条件）下被准静态剪切。从不同的静态，放松配置在不同的剪切应变，现在无穷小应变步骤应用于“测量”的有效弹性响应;我们量化所需的应变，以便在样品中的塑性发展尽快接触和结构重排发生。由于剪切引起的各向异性，体积和偏应力和应变通过单个各向异性模量交叉耦合，该各向异性模量与偏组构和体积模量的乘积（即各向同性组构）成比例。有趣的是，材料的剪切模量也取决于实际的应力状态，以及接触配置的各向异性。最后，介绍了一种基于应力和组构增量演化方程的本构模型。通过使用先前测得的依赖性的刚度张量（弹性模量）的微观结构，该理论能够预测具有良好的协议的压力，剪应力和偏织物（各向异性）的演变为一个独立的不排水循环剪切试验，包括应变反转的响应。
2015-06-15 cond-mat.soft
Broadband Dielectric Spectroscopy on dry Poly(vinyl alcohol)/Poly(vinylidene fluoride) blends reinforced with Nano-Graphene Platelets at combined pressure and temperature
本文研究去除吸收水后干态聚乙烯醇/聚偏氟乙烯共混物在温度与压力耦合下的宽频介电谱，揭示极性水分子对涨落诱导隧穿电子输运的影响。
2025-05-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Mechanical properties of drying plant roots: Evolution of the longitudinal Young's modulus of chick-pea roots with dessication
植物根系的力学特性在植物物理学和工程科学中对于实现根系覆盖土壤稳定性的力学模型以及在农学和土壤科学中对于理解根系在土壤中的渗透和优化作物具有首要重要性。然而，植物根系的机械特性取决于其含水量，而含水量会随着外部土壤的干燥或洪水而急剧变化。本文测定了非木本植物鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）在不同的外部环境下沿其根轴进行压缩测试：在空气中自然干燥的受控条件下或在等渗浓度的甘露醇渗透溶液中，其中在根和外部溶液之间不发生水交换。我们提交的鹰嘴豆胚根连续的机械压缩周期分离的休息期，以遵循的时间演变的根机械性能在干燥和非干燥环境。非干燥的根放置在等渗渗透溶液中的控制实验表明，根的杨氏模量的值是2 MPa左右的没有演变。相反，在空气中进行的实验表现出显着增加的根的杨氏模量与干燥时间，有时由35倍。此外，在这些情况下的杨氏模量被观察到与根的截面在不同的干燥时间测量的衰减幂律缩放。我们解释了我们的结果的框架内的力学蜂窝泡沫。
2018-04-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Two plateau moduli for actin gels
已经报道了肌动蛋白溶液中平台模量的实验结果：通常利用缠结作为宏观储能模量来源的想法与柔性聚合物的粘弹性行为进行类比。我们解决了明显的实验和理论上的矛盾，指出两个不同的平台制度作为频率的函数的半柔性聚合物的半稀溶液的可能性。我们指出，在宏观尺度上，纵向位阻和横向位阻会产生非常不同的影响。
1997-04-17 cond-mat.soft
Neo-Hookean fiber composites undergoing finite out-of-plane shear deformations
研究了一种新胡克纤维复合材料在有限平面外剪切变形下的响应。为此，一个显式的封闭形式的解决方案的平面外剪切响应的圆柱形复合材料元件的介绍。我们发现，整体响应的圆柱形复合材料的元素，其特征在于由一个虚构的均匀neo-Hookean材料。因此，该宏观响应与复合材料圆柱体组合的响应相同。复合材料圆柱体组合的有效剪切模量的表达式与小变形弹性极限中的相应表达式相同，因此也与平面外剪切模量的Hashin-Shtrikman界限的表达式相同。
2005-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Free Energy Model for the Plateau Shear Modulus in Thermosensitive Microgel Suspensions
本文提出一个基于准平衡自由能最小化的线性弹性剪切模量模型，用于描述热敏微凝胶悬浮液在致密堆积下的多阶段变形行为，并通过振荡剪切流变实验验证了模型可用于温度依赖性聚合物相互作用参数表征。
2025-02-07 cond-mat.soft
Effects of disorder and chain stiffening on the elasticity of flexible polymer networks
我们研究如何分布的轮廓长度和高拉伸硬化的个别链段影响的宏观剪切模量的柔性聚合物凝胶，使用二维数值模型，其中聚合物段形成三角形网络和无序引入通过改变它们的轮廓长度。我们表明，在相关的参数范围内：（i）的非仿射贡献的剪切模量是可以忽略不计的，即玻恩近似是令人满意的;（ii）的剪切模量是占主导地位的贡献来自平衡链张力。此外，在节点处的机械平衡引起链段的端到端距离和轮廓长度之间的特定相关性，这必须被适当地考虑以构建链压力和剪切模量的合理估计。
2016-10-27 cond-mat.soft
Discontinuous shear modulus determines the glass transition temperature
固体-无定形或结晶-由有限的剪切模量定义，而流体缺乏这种剪切模量。因此，我们实验研究的弹性性质的胶态玻璃前体附近的玻璃化转变：振动激发光谱产生的纵向和横向声子在玻璃态的色散关系。从色散关系的长波长极限，我们提取的体积和剪切模量。正如预期的那样，后者消失在流体中，我们测量一个明确解决的不连续行为的弹性模量在玻璃化转变。这不仅决定了系统的转变温度T_G，而且直接解决了最近关于玻璃化过程中弹性的讨论。我们表明，在我们的系统中的低频激励是平面波，连续弹性理论可以用来描述的宏观行为。
2015-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Semi-microscopic theory of elasticity near the vulcanization transition
无规交联的大分子在临界交联浓度下经历液体到非晶态固体的相变。这种转变有两个主要的签名：一部分单体的随机本地化和出现的非零静态剪切模量。本文建立了非晶态固体弹性性质的半微观统计力学理论。该理论考虑了淬火无序和热涨落，并允许直接计算由于给定的宏观剪切应变的样品的自由能变化。这导致静态剪切模量的明确确定。在平均场论的水平上，发现（i）剪切模量在转变处从零开始连续增长，并且以经典指数增长，即，具有过量交联密度的三次方，并且，非常令人惊讶的是，（ii）在过渡附近，外部应力不会破坏颗粒的局部化云的球形对称性。
1999-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic-Elastic Softening and Ultraviolet Instability Driven by Non-DLVO Interactions in Charged Colloidal Crystals
Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（温州研究院，中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
研究揭示了非DLVO相互作用如何通过静电-弹性耦合引起胶体晶体的短波长机械失效，同时阐明了均匀相稳定性极限及弹性模量随波矢的变化。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dependence of Adhesive Friction on Surface Roughness and Elastic Modulus
当粘性弹性体材料以低速在硬粗糙表面上滑动时，有两种主要的耗散机制控制摩擦力如何随滑动速度变化：粘弹性耗散和粘性耗散。为了区分这些耗散机制的贡献，我们已经测量了摩擦剪切应力交联聚二甲基硅氧烷（PDMS）在三个不同的粗糙表面的相似的表面化学在近六十年的滑动速度。结果表明，所观察到的摩擦是由粘附耗散，而不是粘弹性耗散。弹性体摩擦的先前模型假设粗糙度仅通过接触面积的量来影响粘合剂耗散;相比之下，我们发现从宏观到原子的所有长度尺度上发生的粗糙度引起的振荡影响粘合剂耗散的分子过程。虽然以前已知粗糙度引起的振荡会影响粘弹性耗散，但这是首次证明这些振荡也控制摩擦的粘合剂组分的行为。最后，虽然理论预测，粗糙摩擦应该是独立的弹性模量（$E'$），我们表明，一个强烈的依赖于模量，与摩擦剪切应力缩放为$E'^{1/2}$。当以这种方式进行分析时，来自四种不同模量和三种不同粗糙度的数据可以折叠到一条通用曲线上，以描述软材料的速度依赖性摩擦。总之，这项调查揭示了新的光的摩擦的粘合剂成分，以及它如何取决于粗糙度和刚度的材料。
2021-10-02 cond-mat.soft
Elasticity near the vulcanization transition
的硫化转变-无定形固化引起的随机交联的大分子-的签名包括随机本地化的一部分的颗粒和出现的非零静态剪切模量。一个半微观的热力学力学理论，后者签名，占热波动和淬火无序。发现（i）剪切模量在转变处从零开始连续增长，并且以经典指数增长，即，具有过量交联密度的三次幂，并且非常令人惊讶的是，（ii）在过渡附近，外部应力不会破坏颗粒的局部化云的球形对称性。
1998-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear viscoelasticity and generalized failure criterion for polymer gels
聚合物凝胶表现为软粘弹性固体，并表现出一般的非线性力学响应，其特征在于在不可逆失效之前显著硬化，最常见的是通过宏观断裂。在这里，我们的目的是捕获后一种情况下的蛋白质凝胶使用的非线性积分本构方程建立在（$i$）的线性粘弹性响应的凝胶，在这里很好地描述了幂律松弛模量，和（$ii$）的非线性粘弹性的凝胶，编码成“阻尼函数”。这样的形式主义定量预测的剪切启动实验的凝胶机械响应，宏观故障的发病。此外，由于凝胶失效涉及宏观裂纹的不可逆增长，我们耦合后者的应力响应与贝利的脆性固体的耐久性准则，以预测在故障点的应力$σ_c$和应变$γ_c$的临界值，以及它们如何与所施加的剪切速率缩放。理论和实验之间的良好的协议表明，在这种软粘弹性凝胶的裂纹增长是一个马尔可夫过程，贝利的标准远远超出了硬材料，如金属，玻璃，或矿物。
2017-01-05 cond-mat.soft
Dynamics of semi-flexible polymer solutions in the highly entangled regime
我们提出的实验证据表明，由D. C. Morse [Phys. Rev. E { \bf 63}，031502，（2001）]提出的有效介质近似（EMA）提供了宏观平台模量$G^{0}\proptoρ^{4/3}L^{-1/3}_{p}$的正确标度律（其中$ρ$是每单位体积的轮廓长度，$L_{p}$是持久长度），在高度纠缠的浓度范围内。竞争的理论，包括自洽的二元碰撞近似（BCA），而不是预测$G^{0}\proptoρ^{7/5}L^{-1/5}_{p}$。我们已经测试了EMA和BCA缩放预测使用肌动蛋白丝（F-肌动蛋白）的解决方案，允许实验控制$L_p$独立于其他参数。被动视频粒子跟踪微流变学和动态光散射的组合产生的弹性模量$G$和$L_{p}$分别独立的测量。因此，我们可以区分这两个建议的法律，在以前的实验研究，重点是（歧视性较低）的浓度功能的$G$。
2008-10-17 cond-mat.soft
Critical viscoelastic response in jammed solids
我们确定的线性粘弹性响应堵塞包装的无热排斥粘性球，模型的乳液，湿泡沫，和软胶体悬浮液。我们数值测量的复杂的剪切模量，响应的基本特征，并表明，低频响应显示动态临界缩放附近的无干扰。粘弹性剪切响应由填料的松弛本征模态控制。我们使用标度参数来解释本征率的分布，这在unjamming时会产生发散。然后，我们推导出的临界指数表征响应，包括消失的剪切模量，发散粘度，和临界剪切稀化制度。最后，我们表明，宏观流变学是敏感的局部粘性力法的细节。通过改变法向和切向阻尼系数的比率，我们确定和解释了滑动运动的强阻尼和弱阻尼系统之间的定性差异。当滑动是弱阻尼时，没有发散的时间尺度，没有发散的粘度，也没有临界剪切稀化制度。
2012-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity of Filamentous Kagome Lattice
在稀释的可果美晶格中，键以概率$1-p$被随机移除，由在最大配位数为4的点处相交的直线组成。如果线被视为半柔性聚合物和交叉点被视为交联，这种晶格提供了一个简单的模型为二维丝状网络。使用基于晶格的有效介质理论和将纤维建模为弹性杆的数值模拟（拉伸模量为$μ$，弯曲模量为$κ$）来研究该晶格的弹性作为$p$和$κ$的函数。在$p=1$处，弹性响应是纯仿射的，并且宏观弹性模量$G$与$κ$无关。当$κ= 0$时，晶格在$p=1$处经历一级刚性逾渗转变。当$κ> 0$时，$G$随着$p$降低到1以下而连续降低，在$p=p_b \approx 0.605$处的连续刚性逾渗转变处达到零，这对于$κ$的所有非零值都是相同的。有效介质理论预测了$G$的标度形式，其在$p=1$和$p=p_b$附近表现出从小$κ/μ$处的弯曲主导响应到大$κ/μ$处的拉伸主导响应的交叉，这与$p=1$附近无可调参数的模拟相匹配。仿射响应作为$p\rightarrow 1$被识别与一个状态的方法与样品交叉直丝处理为弹性杆。
2013-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analytical model and experimental validation for nonlinear mechanical response of aspirated elastic shells
本文提出一种基于物理的解析模型，利用拉伸模量$K$与无量纲比率$δ$描述吸入弹性壳的非线性力学响应，并在微/宏观尺度实验中验证，为软薄壳力学表征及活细胞探测与软材料设计提供了准确可扩展的框架。
2025-04-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear-wave-induced softening and simultaneous compaction in dense granular media through acoustic lubrication at flow heterogeneities
我们报道了在声共振实验中，一个封闭的致密颗粒堆的同时软化和压实。弹性软化表现为剪切波速度的降低，当波幅增加超过某个阈值时。没有观察到宏观的晶粒重排或结晶，相反，弹性软化伴随着晶粒粗糙度尺度上的少量压实。我们解释这些明显的矛盾的意见，使用一个理论模型，剪切转换区（STZ）的基础上，软点和滑动接触。它预测的线性剪切应力-应变响应与可忽略的宏观塑性形变，由于小振幅的声波振荡。然而，这些波通过颗粒接触的声润滑降低颗粒间摩擦和接触刚度，导致结构无序或压实性增加和动态模量软化。压实与这种微观摩擦力的减少是一致的预测由一个伊辛样STZ之间的相关性在subyield制度。
2022-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
