From depinning transition to plastic yielding of amorphous media: A soft modes perspective
在脱钉模型的背景下，非晶塑性的介观模型进行了讨论。在d + 1维空间中，非晶介质的渐进塑性形变可以看作是弹性流形在无序地形中的运动。虽然相关的脱钉过渡导致缩放性能，四极Eshelby相互作用在发挥非晶塑性诱导特定的附加功能，如剪切带和弱遍历击穿。后者被证明是由弹性相互作用的软模式的存在下，其后果进行了讨论的背景下，脱钉控制。
2016-06-14 cond-mat.soft
Dynamics of Shear-Transformation Zones in Amorphous Plasticity: Energetic Constraints in a Minimal Theory
我们使用精力充沛的考虑推导出一个以前不确定的耦合项的形式在非晶态固体的塑性形变的剪切转变区（STZ）理论。正如在STZ理论的早期版本中，在屈服应力下的稳定变形的开始在这里表现为堵塞状态和塑性变形状态之间的动态稳定性的交换。我们展示了如何一个特别简单的“准线性”版本的理论帐户定性的塑性，如屈服，应变软化，应变恢复的许多功能。我们还表明，这个最小版本的理论未能描述某些其他现象，并认为这些限制表明需要额外的内部自由度超出这些包括在这里。
2003-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanches, precursors and finite size fluctuations in a mesoscopic model of amorphous plasticity
我们讨论了雪崩和有限尺寸涨落在介观模型来描述非晶材料的剪切塑性。假设塑性形变是通过一系列局部重组发生的。屈服应力准则是随机的，而每一个塑性滑移事件引起的四极长程弹性应力重分布。该模型是在一个规则的正方形网格离散。剪切塑性可以在这种情况下作为一个脱钉动态相变进行研究。我们证明了雪崩$P(s)\propto S^{-κ}$与非平凡指数$κ\approx 1.25$的无标度分布的证据显着不同的平均场结果$κ= 1.5$。有限的尺寸效应允许在小样本中观察到的屈服应力波动的标度不变性的表征。我们最终确定了人口的塑料活动的前体，并表征其空间分布。
2011-12-05 cond-mat.other cond-mat.soft
Avalanches, loading and finite size effects in 2D amorphous plasticity: results from a finite element model
晶体塑性与位错力学密切相关，目前已得到较好的理解。另一方面，非晶材料中的塑性形变的概念和物理模型-其中线性晶格缺陷的概念不适用-仍然落后。我们介绍了一个基于特征应变的有限元晶格模型模拟剪切带的形成和应变雪崩。我们的模型使我们能够研究表面和有限尺寸效应对雪崩统计的影响。我们发现，即使在相对复杂的加载条件和开放边界条件下，描述雪崩统计的临界指数是不变的，这验证了使用更简单的标量晶格模型来研究这些现象。
2015-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Learning-based approach to plasticity in athermal sheared amorphous packings: Improving softness
本文针对非晶固体剪切塑性中softness方法的两大弱点，提出基于观测迁移率自然表示和持续同调的结构量识别两项改进，并在二维无热堆积中验证其预测塑性局域化的高精度。
2020-10-27 cond-mat.soft
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。
2007-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plasticity-Induced Anisotropy in Amorphous Solids: the Bauschinger Effect
非晶态固体在一个方向上经受应变，使得它们以塑性方式响应，当松弛回到具有零平均应力的状态时，它们也“记住”该方向。我们解决的问题是什么序参量，负责这个记忆？因此是材料对不同方向的应变的不同后续响应的原因。我们确定这样一个序参量，这是很容易测量的，我们讨论了它的轨迹沿应力-应变曲线，并提出，它和它的概率分布函数必须形成一个必要的组成部分的弹塑性理论。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deformation Patterns and Surface Morphology in a Minimal Model of Amorphous Plasticity
研究了非晶材料塑性形变的一个极小模型。假设材料单元表现出理想的塑性行为（J2塑性）。结构无序被认为是随机变化的局部屈服应力。使用这个简单的模型的有限元实现，我们模拟的平面应变变形的细长杆加载拉伸。由此产生的应变模式的统计特征在于其空间关联函数。相应的表面形态的研究揭示了一个非平凡的赫斯特指数约。0.8，表明在变形模式中存在长程相关性。模拟的变形模式和表面形态表现出持久的功能，已经出现在塑性形变的发病，而随后的演变的特点是增长幅度没有重大的形态变化。研究结果进行了比较，实验观察。
2014-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity, plasticity and screening in amorphous solids: a short review
本文综述了非晶固体中塑性事件如何通过集体诱导类位错偶极子影响其涌现力学性质的新理论，并给出理论与模拟、实验对比的实例。
2023-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting plasticity in disordered solids from structural indicators
非晶态固体缺乏长程序。因此，确定结构缺陷-类似于晶体固体中的位错-在这些系统中进行塑性流动仍然是一个艰巨的挑战。通过比较玻璃计算模型中的许多不同的结构指标，在各种条件下，我们仔细评估这些指标中的哪些能够稳健地识别负责非晶态固体中的塑性流动的结构缺陷。我们进一步证明，缺陷的密度变化作为材料制备和应变的方式，是高度相关的宏观材料响应的函数。我们的工作代表了从微观结构预测非晶态固体如何以及何时失效的重要一步。
2020-11-23 cond-mat.soft
On the protocol dependence of plasticity in ultra-stable amorphous solids
虽然完美晶体可能对剪切力表现出纯弹性响应，直到屈服，但非晶态固体的响应被塑性事件打断。这种可塑性的流行程度取决于系统的粒子数$N$，在第一次塑性事件之前的平均应变间隔$\overline{Δγ}$，缩放像$N^α$与$α$负：较大的样品更容易受到可塑性，由于更多的无序诱导的软点。在本文中，我们研究这种标度关系在超稳定的玻璃准备与交换蒙特卡罗算法，关于协议相关的标度指数的可能性，这也意味着协议依赖于局部屈服应力在玻璃中的分布。我们表明，虽然表面的分析似乎证实了这一假设，这只是一个前渐近效应，事实上，我们的数据可以很好地解释了一个简单的模型，其中这种协议的依赖是不存在的。
2018-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Finite size effects in a model for plasticity of amorphous composites
讨论了硬质颗粒增强非晶基体的塑性行为。一个介观depinning-like模型会计Eshelby弹性相互作用的实现。只考虑了可塑性疾病的影响。数值结果表明，非晶复合材料的有效流动应力的复杂的尺寸依赖性。特别是从混合定律的偏离显示出相反的趋势，分别与基体和增强颗粒的竞争效应相关。讨论了增强机制及其对局部化的影响。塑性应变逐渐集中在系统的最弱带。这种塑性行为与材料结构的相关性被用于设计一个简单的分析模型。后者很好地捕捉了在数值上观察到的$-(\log N/N)^{1/2}$中的钢筋尺寸效应。占进一步的对数修正的有效流动应力的预测显示出非常好的协议与数值结果。
2015-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic Screening by Plasticity in Amorphous Solids
本文研究非晶固体在振荡载荷下的动态响应，提出弹性场被几何偶极子屏蔽的修正理论，通过精确解和数值模拟验证了与经典弹性理论的显著偏离。
2023-12-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical Behaviour of Glasses and Amorphous Materials
广泛的材料可以微观上无序的固体形式存在，称为非晶态固体或玻璃。这类材料--氧化物玻璃和金属玻璃、聚合物玻璃以及软固体如胶体玻璃、乳液和颗粒填料--在各种情况下都可用作结构材料。它们的变形和流动行为与许多其他方面有关。除了与这些固体的形成有关的基本问题之外，理解它们的机械行为因此是有趣的，并且对于它们作为材料的使用具有重要意义。特别是，非晶态固体的塑性和屈服行为的本质已被积极地研究。不同的非晶态固体表现出明显不同的行为，并且与晶体材料的行为在性质上不同。最近研究的一个目标是理解非晶塑性的统一特征，并了解它们之间的明显差异。我们总结了一些最近在这方面的进展。我们专注于从计算机模拟研究中获得的见解，特别是那些采用振荡剪切变形的模型玻璃。
2021-08-19 cond-mat.soft
Stochastic Approach to Plasticity and Yield in Amorphous Solids
我们专注于概率分布函数（pdf）$P(Δγ; γ)$其中$Δγ$是{ \em测量}的非热应变非晶态固体中的塑性事件之间的应变间隔，和$γ$措施的累积应变。该分布的尾部为$Δγ\to 0$（在热力学极限下），其标度类似于$Δγ^η$。指数$η$通过缩放关系与海森矩阵$P(λ)$的{ \em塑性模式}的特征值的pdf的尾部相关，其缩放像$λ^θ$，$η=(θ-1)/2$。$η$或$θ$的数值可以很容易地确定在无应变的材料和塑性流动的屈服状态。当$γ$增加时，在确定这些状态之间的这些指数时需要特别小心。确定pdf $P(Δγ; γ)$的$γ$依赖性可以对塑性和屈服提供重要的启示。我们的结论是$Δγ$和$λ$的PDF的$γ$不连续的功能。在缓慢淬火的非晶态固体中，它们经历两个不连续的转变，首先在$γ=0^+$，然后在屈服点$γ=γ_{_{\rm Y}}$到塑性流动。在快速淬火的非晶态固体中，由于屈服前不存在应力峰，第二次转变被模糊。这些转变的性质和缩放关系与系统的大小依赖的$\langle Δγ\rangle$进行了讨论。
2015-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical noise dependent Aging and Shear Banding behavior of a mesoscopic model of amorphous plasticity
我们讨论了一个简单的“Eshelby”非晶塑性介观模型的老化和本地化。假设塑性形变是通过一系列局部重组发生的。使用离散晶格上的机械场的离散化，局部重组被建模为局部滑移事件。局部屈服应力在空间上是随机分布的，在时间上是不变的。每一次塑性滑移都会引起一次长时间的弹性应力重分布。模仿老化的影响，我们专注于该模型的行为时，初始状态的特点是高局部屈服应力值的分布。一个戏剧性的本地化行为的影响：系统首先自发自陷阱，形成一个剪切带，然后才慢慢地扩大。“年龄”参数越高，塑性应变场越局部化。在应力场上计算的两次相关性随年龄参数的变化表现为时间发散。与屈服应力分布宽度相比，局部滑移事件（Eshelby奇异性的前因子）的振幅在这里充当有效的温度参数：滑移增量越低，局部化和去相关时间越高。
2011-12-05 cond-mat.other cond-mat.soft
Dynamics of Reversible Plasticity in an Amorphous Solid
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
研究非晶固体中局部重构的动力学，揭示其在不同频率下的行为变化及有效势能的计算方法。
2025-12-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yielding and plasticity in amorphous solids
本文从统计力学视角综述了非晶态固体在小变形、屈服转变及堵塞转变附近的力学行为，并拓展到致密生物与活性材料流变学研究。
2024-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological defects govern plasticity and shear band formation in two-dimensional amorphous solids
本文利用二维非晶颗粒堆积的纯剪切实验，证明位移场中的拓扑缺陷是塑性载体，可预测塑性起始与整体力学响应，并揭示其局域化和协同排列驱动宏观剪切带形成，从而建立连接拓扑、短程序与力学响应的统一框架。
2025-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Avalanches, thresholds, and diffusion in meso-scale amorphous plasticity
我们提出了一个无定形物质在无热，准静态（a-AQS），稳态剪切流的中尺度模型的结果。特别地，我们对以下方面的横向系统尺寸$L$的缩放进行仔细分析：i）根据应力松弛$S$和单个事件均方位移$M$以及启动下一个事件所需的后续载荷增量$Δγ$的单个松弛事件的统计; ii）由$x=σ_y-σ$编码的系统的静态性质，局部应力值与阈值的距离;以及iii）长时间相关性和扩散行为的出现。对于事件统计量，我们发现$S$的分布与$M$的分布相似，但不同。对于任何特定事件，我们发现$S$和$M$之间存在很强的相关性，$S\sim M^{q}$与$q\approx 0.65$。$q$完全确定$P(M)$的标度指数，给出$P(S)$的标度指数。对于局部阈值的分布，我们发现$P(x)$在$x=0$处是解析的，并且具有与横向系统长度成比例的值$\left. P(x)\right|_{x=0}=p_0$为$p_0\sim L^{-0.6}$。极值统计参数导致控制$P(x)$的指数和控制$P(S)$的指数之间的比例关系。最后，我们通过单粒子示踪统计研究了长时间相关性。扩散系数的值完全由$\langle Δγ\rangle$和$P(M)$的缩放特性（特别是来自$\langle M \rangle$）确定，而不是如人们可能天真地猜测的那样直接来自$P(S)$。我们的成果：i）进一步定义了a-AQS普适类，ii）阐明了应…
2019-05-17 cond-mat.soft
Effect of annealed disorder on the plasticity of amorphous solids
本文在可移动重杂质非晶固体模型中研究退火无序，发现增大杂质质量可提高剪切模量与屈服应力、抑制剪切带，并在临界质量后使塑性事件完全局域化。
2024-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Atomic nonaffinity as a predictor of plasticity in amorphous solids
非晶态固体的结构不均匀性给预测塑性事件带来了困难，而塑性事件与其力学行为密切相关。基于微扰分析的势能景观，我们推导出原子的非亲和性作为一个指标与内在的方向，量化的贡献，单个原子的总非仿射模的系统。我们发现，原子非亲和性可以有效地表征剪切转变区的位置，预测能力媲美最好的指标。更重要的是，原子的非亲和性，结合能量的三阶导数的符号相对于坐标，揭示了一个内在的最软的剪切取向。通过分析这个方向和剪切加载方向之间的角度，可以预测塑性事件的协议相关响应。利用这种新方法，可以测量二维非晶态固体模型中剪切转变区的取向分布。由此产生的塑性事件可以理解从一个简单的模型，独立的塑性事件发生在不同取向的剪切转变区。这些结果为表征和预测非晶态固体的力学响应提供了依据。
2021-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Dynamics of Large-Scale Plastic Deformation and the Necking Instability in Amorphous Solids
本文用动态塑性的剪切转变区理论研究了二维非晶态固体条带的颈缩失稳。我们的欧拉描述的大规模变形使我们能够遵循的不稳定性远远进入非线性制度。我们发现一个强大的速率依赖性，更高的应变率，进一步的带扩展之前的不稳定性发作。材料在颈缩区域外硬化，但颈部内塑性流动的描述与传统的塑性时变理论明显不同。
2002-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A plastic flow theory for amorphous materials
从已知的塑性力学图象出发，导出了一组描述塑性流动的拉格朗日动力学方程。我们的推导是简单的流体，弹性和粘性固体理论的自然和直接的延伸。这些方程包含麦克斯韦模型作为一个特殊的限制。我们讨论了可用这组方程描述的塑性力学的一些结果。我们利用模型方程的简单的例子：应变的板和杆。我们发现，颈缩总是表现本身（而不是作为不稳定的结果），除非如果非常特殊的恒速拉伸过程。
2008-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical noise and avalanches in quasi-static plastic flow of amorphous solids
我们建立了一个非晶态固体塑性的平均场模型，基于系综剪切转变区的动力学，通过由区翻转本身产生的内在动力学噪声相互作用。我们比较了两种类型的噪声谱的准静态，稳态特性：（G）高斯;（E）来自四极弹性相互作用的宽分布。我们发现，通过雪崩的标度特性与系统的大小是非常敏感的噪声尾巴的塑性流动收益。与现有数据的比较表明，非仿射应变场可能是至关重要的，在小系统的分子模拟。
2006-09-27 cond-mat.soft
A mesoscopic model for the rheology of soft amorphous solids, with application to mi- crochannel flows
研究了非晶态固体流动的介观模型。该模型是基于在微观水平上确定的关键特征，即弹性形变的周期，穿插着局部重排的颗粒，诱导长程弹性形变。这些长程变形是根据连续介质力学方法推导出来的，在固体边界的存在下，并完全包含在模型中。事实上，它们在流动中调节空间协同性，从而局部重排可能导致远处区域屈服。特别是，我们模拟了通道流，并发现空间协同性的表现形式是一致的，与发表的实验观察浓缩乳液在微通道。区分了两类影响。一方面，例如，经受不同剪切速率的区域的耦合导致在通道中心的看似未剪切的“塞”中的有限剪切速率波动。另一方面，有说服力的实验证据表明，一个特定的流变粗糙壁附近。我们讨论了不同的可能的物理起源，这种效果，我们认为，它可能与凹凸的颗粒成表面粗糙，因为他们沿着墙壁滑动。
2013-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting plasticity of amorphous solids from instantaneous normal modes
通过将瞬时简正模（INMs）的概念扩展到变形系统，给出了非晶态固体变形和塑性的数学描述，从而保留了应变对振动态密度（VDOS）的影响。从非仿射晶格动力学（NALD）描述的弹性和粘弹性的玻璃，我们制定的线性响应理论大变形考虑应变相关的切线模量在有限值的剪切应变。的（非仿射）切线剪切模量计算的振动态密度（VDOS）的仿射应变配置在不同的应变值。在玻璃的静态（未变形）快照上分析发现的仿射应变导致了富含软低能模式以及不稳定模式（负本征值）的配置，如果在应变后让系统松弛，则这些模式将被完全“洗掉”和丢失。该过程与NALD的结构完全一致。变形状态的INM谱允许分析预测模型玻璃的应力-应变曲线，包括预测屈服点。良好的无参数定量协议之间的预测和模拟的无热准静态剪切的粗粒度聚合物玻璃。
2022-06-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sheared Amorphous Packings Display Two Separate Particle Transport Mechanisms
剪切颗粒材料引起非仿射位移。这种非仿射位移已经被广泛研究，并且已知与非晶填料的塑性和其他机械特征相关。一个众所周知的例子是剪切转变区，如由仿射变形的局部偏差$D^2_{min}$捕获的，以及它们与失效和应力波动的相关性。我们分析剪切摩擦非热磁盘包装，并表明，存在至少一个额外的介观运输机制，叠加在本地扩散运动的顶部。我们的证据表明，这第二次运输机制在一个均匀的系统，通过扩散张量分析，并表明，该扩散张量的痕迹等于经典的$D^2_{min}$时，这第二介观运输进行校正。新的运输机制是一致的观察到在很宽的体积分数范围内，甚至具有不同的摩擦系数的颗粒，并始终观察到剪切反转后，暗示其相关的记忆效应。
2020-12-12 cond-mat.soft
Transforming mesoscale granular plasticity through particle shape
当非晶材料的应变超过屈服点时，它会通过耗散的雪崩式滑动事件进入持续重构状态，从而减轻累积的局部应力。然而，这些事件的统计数据如何取决于组成单位之间的地方互动仍然存在争议。为了解决这个问题，我们在颗粒材料上进行实验，我们使用颗粒形状来系统地改变相互作用。颗粒状材料，在恒定压力的边界条件下，被单轴压缩，而应力测量和内部重排与X射线成像。我们引入波动性，一个经济理论中的量，作为一个强大的新工具来量化压力波动的大小，发现系统的，形状依赖的趋势。对于所有22个调查形状的幅度$s$的松弛事件是很好的拟合截断幂律分布$P(s)\sim {s}^{-τ} exp(-s/s^*)$，已提出的塑性模型的上下文中。所有形状的幂律指数$τ$测试聚类在$τ=$ 1.5左右，实验不确定性范围为1.3 - 1.7。$τ$的形状独立性及其与平均场模型的兼容性表明，该系统的粒度，而不是颗粒形状，修改后的应力重分布的滑移事件远离连续弹性。同时，特征最大事件大小$s^*$变化两个数量级，并跟踪波动的形状依赖。因此，颗粒材料中的颗粒形状是影响无定形系统从无标度临界状态运行的距离的一个强大的新因素。这些实验结果没有捕获当前的模型，并建议需要重新检查的机制，驱动非晶系统中的介观塑性形变。
2018-12-21 cond-mat.soft
Dynamics of shear-transformation zones in amorphous plasticity: large-scale deformation in a two-dimensional geometry
本文对Falk和Langer的二维剪切转变区理论进行了数值研究。两种不同的几何形状被用来模拟单轴拉伸实验，材料受到恒定的应变率。在第一种设置中，给一个矩形试样一个难以察觉的压痕，使其在中心颈缩。通过改变STZ的应变能力（ε_0）和外部应变速率，系统地探索了动力学。较高的ε_0值增加塑性流动并导致较尖锐的颈部。外部应变率的值的降低导致形成窄的剪切带，与模型中没有热松弛机制相一致。在第二种配置中，探索了预退火材料的等效物。在这里，样品最初是方形的，边缘是粗糙的，以促进剪切带的形成。对于ε_0和外部应变率，结果显示出与颈缩模拟相似的趋势。通过使用低初始密度的STZ来模拟预退火。当ε_0很大时，这有最大的影响，有助于应变的局部化，使材料看起来更脆。
2005-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling the mechanics of amorphous solids at different length and time scales
本文综述了非晶玻璃（包括氧化物玻璃和金属玻璃）结构和变形的模拟研究进展。我们考虑在不同的长度和时间尺度的模拟。在纳米尺度上，我们回顾了基于原子模拟的研究，特别强调了势能景观和温度的作用。在微米尺度上，我们提出了不同的介观模型的非晶塑性和剪切带之间的关系和类型的障碍和相关性（如弹性）包括在模型中。在宏观范围内，我们回顾了有限元模拟中使用的不同的本构关系。我们结束了审查的机会和挑战提供了多尺度建模和尺度之间的信息传输，研究非晶塑性的关键讨论。
2011-07-11 cond-mat.mes-hall 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
Hedgehog topological defects in 3D amorphous solids
本文提出用刺猬拓扑缺陷表征三维玻璃塑性并预测软点位置，通过模拟Kremer-Grest聚合物玻璃发现双曲几何形态的刺猬缺陷与塑性相关，为三维非晶系统的塑性拓扑表征提供了具体实现。
2025-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Creep dynamics of athermal amorphous materials: a mesoscopic approach
屈服应力流体显示复杂的动力学，特别是当被驱动到固体和流动状态之间的瞬态状态时。受致密非晶材料蠕变实验的启发，我们实施介观弹塑性描述来分析非热系统中的瞬态动力学。我们的平均场和空间相关的方法一致地再现了典型的实验应变率响应不同的步骤施加应力。此外，它们使我们能够理解应变速率减慢（蠕变）和应变速率加速（流化）阶段的基本过程。当外加应力接近静态屈服应力时，流化时间以幂律方式增加。该应力值与剪切启动实验中的应力过冲有关，并且已知其取决于样品制备和老化。通过计算空间分辨模型中累积塑性的相关性，揭示了蠕变动力学过程中不同的协同运动模式。
2018-09-28 cond-mat.dis-nn 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
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
Unifying Plasticity in Ordered and Disordered Matter using Topological and Geometrical Descriptors
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University（上海交大吴健雄量子中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本文通过引入位错、位形变和不兼容密度场，揭示了无序材料中塑性流动区域的识别问题，并展示了这些场在二维玻璃和三维颗粒系统中的预测能力，揭示了旋转缺陷在三维中的主导作用。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding plastic deformation in thermal glasses from single-soft-spot dynamics
通过考虑非晶态固体的低频振动模式，Manning和Liu [Phys.Rev.Lett. 107，108302（2011）]表明，可以识别出与准静态剪切下零温度下的塑性密切相关的"软点"群体。在这项工作中，我们跟踪个人的软点与时间在一个二维的剪切热Lennard Jones玻璃的温度范围从深在玻璃态以上的玻璃化转变温度。我们发现，个别软点的寿命与结构弛豫的时间尺度相关。我们还计算了破坏软点所需的重排次数，并表明大多数软点可以在多次重排后存活。最后，我们表明，软点是强大的预测重排温度以及进入过冷制度。这些结果为基于软点动力学行为的非晶态固体塑性的介观理论奠定了基础。
2014-04-04 cond-mat.soft
A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses
非晶态固体，例如玻璃，对变形具有复杂的响应，在材料设计和应用中具有显著的后果。在这方面，两个相互交织的方面很重要：稳定性和可逆性。一方面，理解玻璃如何由于剪切变形下的塑性增加而变得不稳定是至关重要的;另一方面，响应在多大程度上是可逆的，这意味着一旦扰动被释放，系统能够恢复原始配置的程度。在这里，我们专注于组装的硬球作为非晶态固体，如胶体玻璃和颗粒物质的最简单的模型。我们准备的玻璃态淬火从平衡过冷液体状态，这是通过使用交换蒙特卡罗算法得到的，并对应于一个广泛的结构弛豫时间尺度。我们详尽地映射出它们的稳定性和可逆性下的体积和剪切应变，使用广泛的数值模拟。在体积剪切应变相图上，原始玻璃状态保持固态的区域由剪切屈服线和剪切干扰线界定，剪切屈服线和剪切干扰线在屈服干扰交叉点相遇。该固相可以进一步分为两个亚相：稳定的玻璃相，其中系统完全弹性变形并且是完全可逆的，以及边缘玻璃相，其中它在介观尺度上经历随机塑性形变并且是部分不可逆的。稳定性-可逆性图的细节强烈地取决于玻璃退火的质量。这一研究为理解非晶态固体的弹性、塑性、屈服和堵塞提供了一个统一的框架。
2018-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatial cooperativity in microchannel flows of soft jammed materials: A mesoscopic approach
非晶态固体的流动是由弹性变形和局部结构重排的组合引起的，后者引起非局部弹性形变。这些元素被纳入一个力学一致的介观模型相互作用的弹塑性块。我们调查的具体情况下，通道流的数值模拟，特别注意强约束的情况。我们发现，简单的图片嵌入在弹性矩阵的塑性事件成功地占空间协同性的表现。剪切速率的波动，观察到在看似静止的区域，并在高施加压力的约束流的速度分布偏离那些预期的非局部效应的情况下，与实验数据一致。然而，我们提出了一个不同的物理起源观察到的大偏差时，墙壁有粗糙的表面，与“颠簸”的颗粒对凹凸不平的墙壁。
2013-01-11 cond-mat.soft
Ultra-delayed material failure via shear banding after straining an amorphous material
本研究预测非晶材料在变形后极长时间可能突然发生灾难性破坏，通过模拟三种模型证明其机制为超延迟剪切带不稳定性，该现象可能普遍存在并对材料加工与性能产生重要影响。
2025-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft modes and strain redistribution in continuous models of amorphous plasticity: the Eshelby paradigm, and beyond?
无序固体的变形依赖于粒子的快速和局部重排。软振动模式的检查可以帮助预测这些重排的位置，而它们实际上重新分布的应变介导了集体效应。在这里，我们研究软模式和应变重分布在一个二维连续的介观模型的基础上金斯堡-朗道自由能完美的固体，补充了塑性无序的潜力，占剪切软化和重排。无论无序强度如何，我们的数值模拟显示软模式总是在材料的最软点处急剧达到峰值（与弹性界面的脱钉不同）。与普遍的观点相反，这个峰周围的变形晕并不总是具有四极（Eshelby样）形状。相反，对于有限和窄分布的无序，它看起来像一个断裂，应变场集中在一些容易的方向。这些发现是合理的分析计算的情况下，塑料障碍被限制在一个点样的“杂质”。在这种情况下，我们揭示了一个连续的家庭的弹性传播，这是相同的软模式和平衡配置。随着弹性介质各向异性的增加，该族在标准四极传播子和类四极传播子之间插值。因此，我们希望看到一个类似于裂纹的传播子，当断裂边缘的扩展区域已经沿着剪切方向软化，从而使材料各向异性，但还没有失败。我们推测，这可能是在仔细老化的玻璃宏观故障之前的情况。
2018-04-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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。
2025-05-20 cond-mat.soft
Self-organization and memory in a cyclically driven elasto-plastic model of an amorphous solid
本研究针对无序材料力学行为受历史影响的问题，探究QMEP模型的记忆特性，发现振荡训练后可读出振幅与剪切方向，观测到准RPM行为并构建类Preisach方向记忆模型。
2024-09-11 cond-mat.soft
Renormalization of elastic quadrupoles in amorphous solids
非晶态固体中的塑性由局部四极不稳定性介导，但是非晶态固体最终失效或熔化的机制是有争议的。在这项工作中，我们认为，这些现象可以在有限温度下的四极缺陷的弹性连续模型问题进行研究。提出了这个问题，并分析了缺陷的集体行为。利用重整化群和场论方法，发现该模型存在一个失稳型的屈服/熔化相变。
2020-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Do Athermal Amorphous Solids Exist?
本文研究了热力学极限下由有限程相互作用粒子组成的非晶态固体的弹性理论。弹性理论的存在要求所有的弹性系数，线性的和非线性的，达到一个有限的热力学极限。我们表明，对于这样的系统的存在的非仿射力学响应的弹性理论的所有非线性系数的异常波动的结果。当剪切模量存在时，第一非线性系数B_2出现反常涨落，第二非线性系数B_3和所有高阶系数（对称性不为零）在热力学极限内发散。这些结果对非晶态固体在有限应变下，甚至在零温下是否存在弹性（或坚固性）打上了问号。我们讨论了这些结果的物理意义，并提出在这些系统中，弹性永远不能从塑性解耦：非线性响应必须是非常实质性的塑性。
2011-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Connecting diffusion and dynamical heterogeneities in actively deformed amorphous systems
我们提出了一个广泛的数值研究的动力学不均匀性和它们的影响扩散的非热介观模型的主动变形非晶态固体。在低应变率下，应力动力学由塑性事件的合作区域控制。的缩放参数的基础上，以及广泛的数值研究的非热弹塑性模型，我们表明，有一个直接的联系之间的自扩散系数和合作区域的大小在低应变率。两者都强烈依赖于速率和系统规模。被动示踪剂在变形的无定形介质中的均方位移的测量，从而给出有关微观流变学的信息，如合作区域的几何形状和它们的缩放与应变率和系统尺寸。
2011-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Multiperiodic orbits from interacting soft spots in cyclically-sheared amorphous solids
当非晶态固体周期性地变形时，其可以达到稳定状态，其中构成颗粒的路径描绘出在每个驱动循环中重复的闭环。在模拟中注意到一个显着的变化，其中粒子运动的周期是驾驶周期的倍数，但这种行为的原因仍然不清楚。出于对堵塞的固体实验中的位移场的介观特征，我们提出并分析了一个简单的相互作用的软点模型-在应力下颗粒重新排列的位置，类似于两级系统与滞后。我们表明，多周期行为可以出现在三个或更多的相互作用的软点之间，但在所有情况下，它需要沮丧的相互作用，照亮这种否则难以捉摸的相互作用类型。我们提出了在实验中寻求这种挫折的签名，并在设计的系统中实现它的方向。
2021-08-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Aging of amorphous materials under cyclic strain
本文通过循环应变实验发现三类非晶材料的每周期耗散呈对数衰减，并证明只有双稳态弹性键网络模型能复现该老化行为。
2025-06-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Direct observation of percolation in the yielding transition of colloidal glasses
当应变超过线性状态时，软胶体玻璃以类似于常规非晶态固体的变形的方式屈服于稳态塑性流动。由于相对于构成非晶态固体的原子而言胶体颗粒的尺寸大得多，胶体玻璃允许获得对屈服转变的性质的微观洞察，如我们在此结合实验、原子模拟和介观建模所示。我们的研究结果一致表明，不断增长的集群的非仿射变形屈服。与逾渗理论相一致，生成团簇是分形的，其分形维数为df ~2，且相关长度在接近临界屈服应变时发散。这些结果表明，高度非仿射粒子的逾渗是无序玻璃体系中屈服转变的标志。
2017-02-10 cond-mat.soft
Modeling the Fatigue Behavior of Amorphous Polymers
Michigan State University（密歇根州立大学）；Technion（以色列理工学院）；University of Milan（米兰大学）
研究非晶态聚合物疲劳行为，用朗氏塑性模型线性化版本推导巴斯奎定律，得出m = 3及前置因子A的表达式，成功描述了PS、PMMA和PVC三种非晶态聚合物的实验数据。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Physics of Topological Defects in Glasses
University of Milan（米兰大学）；University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；DEVCOM Army Research Laboratory（德文康姆陆军研究实验室）；Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育与研究学院浦那分校）
综述玻璃中拓扑缺陷的理论、数值与实验进展，揭示其与塑性变形和剪切带形成的关联，为无序材料塑性提供新视角。
2026-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
