A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses

非晶材料的可逆塑性

Reversible plasticity in amorphous materials

我们理解材料流变学的一个基本假设是，当微观变形是可逆的时，材料对外部载荷产生弹性响应。塑性，即材料中的耗散和不可逆的宏观变化，被认为是不可逆的微观事件的结果。在这里，我们显示在微观尺度上的可逆塑性事件的直接证据，在实验和模拟的二维泡沫。在模拟中，我们证明了可逆的塑料重排事件和系统的势能景观的途径之间的联系。这些发现代表了我们对材料理解的根本性变化-微观可逆性并不一定意味着弹性。

软质玻璃材料的三维堵塞与流动

Three-dimensional jamming and flows of soft glassy materials

各种无序的致密系统，如泡沫、凝胶、乳液和胶体悬浮液，在屈服应力以下表现出从液态（它们流动）到固态的堵塞转变。通过强大的3D表征手段对其结构进行了深入研究，显示出与玻璃的一些相似之处，这导致将其称为软玻璃材料。然而，尽管它的重要性，地球物理和工业应用，其流变行为，其微观起源，仍然知之甚少，特别是因为它的非线性性质。在这里，我们从两个原始的实验表明，一个简单的三维连续描述的软玻璃材料的行为可以建立。我们首先表明，当一个流是强加在某些方向上有没有屈服阻力的二次流：这些系统总是unjammed同时在所有方向的空间。三维堵塞准则似乎是大多数固体中遇到的塑性准则。我们还发现，它们在与主流垂直的方向上表现为简单液体;它们的粘度与主流剪切速率成反比，作为剪切诱导结构松弛的特征，与温度驱动的结构松弛非常相似和密度在其他玻璃体系中。

模型生物组织中屈服应力与力学塑性的起源

Origin of yield stress and mechanical plasticity in model biological tissues

本研究通过计算与理论建模揭示了上皮单层在大变形下的力学塑性起源，发现组织雪崩由应力重分布和脆弱点空间分布主导，并提出可基于静态图像预测雪崩及推断组织应力的实验框架。

主动呼吸对非晶固体流变学与阻塞的影响：来自微观和介观分析的洞见

Influence of active breathing on rheology and jamming of amorphous solids: insights from microscopic and mesoscale analysis

本研究通过分子动力学模拟与介观弹塑性模型，探究主动呼吸颗粒的致密集合体的流变与去阻塞行为，发现呼吸振幅超过临界值会诱导系统流化，揭示了内部主动驱动调控非晶材料力学状态的潜力。

Microscopic Reversibility and Emergent Elasticity in Ultrastable Granular Systems

In a recent paper [Phys. Rev. X 12, 031021], we reported experimental observations of ``ultrastable'' states in a shear-jammed granular system subjected to small-amplitude cyclic shear. In such states, all the particle positions and contact forces are reproduced after each shear cycle so that a strobed image of the stresses and particle positions appears static. In the present work, we report further analyses of data from those experiments to characterize both global and local responses of ultrastable states within a shear cycle, not just the strobed dynamics. We find that ultrastable states f…

Topology of the energy landscape of sheared amorphous solids and the irreversibility transition

Recent experiments and simulations of amorphous solids plastically deformed by oscillatory drive have foundsurprising behavior - for small strain amplitudes the dynamics can be reversible, which is contrary to the usual notion of plasticity as an irreversible form of deformation. This reversibility allows the system to reach limit-cycles in which plastic events repeat indefinitely under the oscillatory drive. Reaching reversible limit-cycles, can take a large number of driving cycles and it was surmised that the plastic events encountered during the transient period are not encountered again a…

可塑性在剪切增稠稠密悬浮液普适标度中的作用

Role of plasticity in the universal scaling of shear thickening dense suspensions

针对剪切增稠稠密悬浮液两个普适标度区的流动性质差异问题，结合流变学与高速光学成像研究发现，应力升高时平滑流动在标度交叉处转为时空波动流，且该流动与间歇性剪胀、剪切带可塑性及跨体系摩擦接触引发的断裂相关。

剪切硬球材料的非平衡热力学

Non-equilibrium thermodynamics in sheared hard-sphere materials

我们结合剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性和爱德华兹的颗粒材料的统计理论来描述剪切流动的无序系统的热化硬球。该系统的运动方程的统计热力学框架内开发类似的分子玻璃的分析中使用的。对于硬球，系统体积$V$代替传统统计力学中作为熵$S$的函数的内能$U$。代替有效温度，压实性$X = \partial V / \partial S$表征无序的内部状态。我们推导出STZ运动方程的粒状材料，相应地，并预测的应变率作为一个函数的比的剪切应力的压力为不同的值的无量纲，温度类变量附近的堵塞过渡。我们使用我们的理论的简化版本来解释Haxton，Schmiedeberg和Liu的数值模拟，并以这种方式能够获得有关内部速率因子以及干扰和玻璃化转变之间关系的有用见解。

Elastic avalanches reveal marginal behaviour in amorphous solids

Mechanical deformation of amorphous solids can be described as consisting of an elastic part in which the stress increases linearly with strain, up to a yield point at which the solid either fractures or starts deforming plastically. It is well established, however, that the apparent linearity of stress with strain is actually a proxy for a much more complex behavior, with a microscopic plasticity that is reflected in diverging nonlinear elastic coefficients. Very generally, the complex structure of the energy landscape is expected to induce a singular response to small perturbations. In the a…

Effect of adhesive interaction on strain stiffening and dissipation in granular gels undergoing yielding

Stress induced yielding/fluidization in disordered solids, characterized by irreversibility and enhanced dissipation, is important for a wide range of industrial and geological processes. Although, such phenomena in thermal systems have been extensively studied, they remain poorly understood for granular solids. Here, using oscillatory shear rheology and in-situ optical imaging, we study energy dissipation in a dense granular suspension of adhesive particles that forms yield stress solids far below the isotropic jamming point obtained in the limit of hard-sphere repulsion. We find interesting …

共价网络玻璃中的玻色峰：等静定性（Isostaticity）与边缘稳定性（Marginal Stability）

Boson peak in covalent network glasses: Isostaticity and marginal stability

本文通过分子动力学模拟证明二氧化硅玻璃中的玻色峰由近等静定约束和边缘稳定性支配，并在动力学结构因子中表现为与波数无关的能带，为解读非晶材料散射数据提供了统一框架。

球形填充中的低能非线性激发

Low-energy non-linear excitations in sphere packings

我们从理论上和数值上研究如何硬无摩擦颗粒在随机包装可以重新排列。我们证明了存在两种不同的不稳定的非线性模式的重排，都与开放和关闭的接触。模式一，其密度由某个指数“π”表征，对应于贯穿整个系统的粒子运动。模式二，其密度由指数θ！对应于一些粒子的局部屈曲。模式一示出屈服在一个更高的速率比模式二时，施加应力。我们证明了接触力的分布遵循P（f）f^{min（r '，θ）}，并且如果填充不能被致密化，则进一步得到了边界γ >= 1/（2+ r'）和γ >=（1-θ）/2，其中γ表征了接触点上的对分布函数g（r）的奇异性。这些结果推广了[M. Wyart，Phys. Rev. Lett 109，125502（2012）]，其中不考虑模式二的存在。我们进行数值计算，以支持这些边界在γ \approx 0.38、θ \approx 0.17和θ' \approx 0.44时饱和。我们系统地测量了所有这些模式在包装的稳定性，并确认其边际稳定性。因此，边际稳定性的原则，允许作出明确的预测合奏的配置访问这些出平衡系统，并对接触力和对分布函数。它还揭示了需要包括在一个描述的可塑性或流动附近堵塞的激励，并提出了一个新的路径来研究二能级系统和软点在简单的非晶态固体的排斥粒子。