Nonlinear elastic stress response in granular packings
我们研究了一个二维材料的非线性弹性响应的局部边界力，特别是了解各向同性颗粒材料和那些与六方各向异性之间观察到的差异的目标。修正经典Boussinesq结果的应力在一个无限的半空间的线性，各向同性材料的开发在幂级数的反距离的应用点的力。连续介质理论的顺序的晶粒尺寸的尺度上的故障建模与表征诱导多极附近的外力的应用点的强度的唯象参数。我们发现，耿等关于光弹性颗粒的各向同性和六角堆积的数据可以在这个框架内拟合。拟合的六角形填料需要选择的弹性系数与六角形各向异性强于一个简单的球和弹簧模型。对于各向同性和六边形的情况下，诱导偶极子和四极项产生传播的应力远离垂直方向在短距离内。产生六方各向异性的非线性显著增强了这种传播的规模。
2007-12-18 cond-mat.soft
Packing Transitions in the Elastogranular Confinement of a Slender Loop
受限薄结构在自然界中普遍存在。空间和长度的限制导致了一些新的包装策略在微观尺度上，如当DNA包装在衣壳内时，和宏观尺度上，在植物根发育和人类肠道的排列中看到。通过改变弧长的弹性环注入到一个阵列的单分散，软，球形颗粒在不同的初始数密度，我们调查所产生的包装行为之间的增长细长结构约束的可变形边界。在低的初始填充分数下，弹性环变形，就好像它通过周期性地折叠成阵列而撞击平坦表面一样。在临界填充分数$ϕ_c$以上，颗粒介质内的局部重新取向产生有效弯曲的表面，导致在相邻弹性结构中出现明显的圆形填充形态。这些结果将为电线和薄片的包装行为带来新的见解，并将与建模植物根形态发生，脊椎动物和无脊椎动物的穴居和运动策略以及开发智能，可操纵的针有关。
2019-11-27 cond-mat.soft
Hard sphere packings within cylinders
直径为$σ$的硬球（HS）在圆柱体中的堆积已被用于模拟实验系统，如纳米管中的富勒烯和胶体线组装。然而，在这种约束下，发现HS的密排填料随着圆柱体直径$D$而变得越来越复杂。因此，对$D>2.873σ$的可实现密度填料知之甚少。在这项工作中，我们扩展到$D=4.00σ$的包装识别通过调整Torquato-Jiao的自适应收缩细胞配方和序列线性规划（SLP）技术。我们确定了17个新的结构，几乎所有的手性。除了$D\approx2.85σ$之外，大多数结构由外壳和内核组成，它们竞争紧密堆积。在某些情况下，壳层采用自己的最大密度结构，并且其中核心球体的堆叠是准周期性的。在其他情况下，观察到两个组件之间的相互作用，这可能会导致简单的周期性结构。在另一些情况下，核和壳之间的区别消失了，导致更奇特的包装几何形状，包括一些是将硬盘包装在一个圆圈中获得的结构的三维扩展。
2015-11-26 cond-mat.soft
Stress-induced ordering of two-dimensional packings of elastic spheres
受限环境中颗粒的堆积是多个领域共同面临的问题。本文基于二维Hertzian粒子模型，研究了可变形球形粒子在压缩条件下的堆积，揭示了应力作为有序场在调节粒子排列中的重要作用。具体地说，在增加的压缩，压缩粒子自发地组织成规则的包装在三角形和正方形晶格，五边形镶嵌，和凹进三角形晶格的顺序。丰富的有序模式和复杂的结构，在这项工作中揭示了一个富有成效的组织战略的基础上的相互作用的外部应力和内在的弹性不稳定性的颗粒阵列。
2020-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Packing of elastic rings with friction
我们研究了弹性细丝的变形限制在缓慢收缩的圆形边界，接触力与摩擦。我们使用弹簧网格模型进行计算，该模型的变形就像一根具有均匀弯曲刚度的不可伸展的细丝。在变形的早期，细丝的两个叶接触。如果摩擦系数足够小，则一个叶片在另一个叶片内滑动;否则，叶片一起移动或一个叶片将另一个叶片分叉。随后的变形序列是螺旋和分叉的混合物，主要是前者具有小摩擦，后者具有大摩擦。在摩擦为零的情况下，一个简单的模型预测了最大曲率和总弹性能分别与壁半径的-3/2和-2次方成比例。对于非零摩擦，弹性能量遵循类似的缩放，但由于具有一系列小曲率的分层和弯曲，前因子大8倍。对于摩擦系数大到1的情况，在外壁处有摩擦和没有摩擦的情况下，变形是定性相似的。大于1时，壁面摩擦情况由壁面附近的屈曲控制。
2021-09-21 cond-mat.soft
Deformation of loops in 2D packing of flexible rods
一个长的柔性杆注入到一个二维域产生一个复杂的模式，通常通过弹性理论，包装分析和分形几何研究。“环”是在该系统中自然形成的单顶点实体。每个环的弹性特征在二维堆积中的作用尚未讨论。在这项工作中，我们指出如何在复杂的结构中的一个给定的循环的形状允许估计局部变形和力。首先，我们建立了对称的自由循环集，并进行了压缩实验。然后，紧堆积结构的分析，通过使用图像处理。我们发现，圈的尺寸，限制或不，服从相同的依赖于变形。结果与基于二维弹性理论的简单模型一致，其中杆在其接触点之间采用欧拉弹性体的形状。通过对解析表达式进行数值积分，得到了力和储能。在一个额外的实验中，我们得到的变形环的压缩力证实了理论研究结果。循环的形状的重要性进行了讨论，我们希望理论曲线可以允许在未来的调查统计考虑。
2021-03-25 cond-mat.soft
Packing of softly repulsive particles in a spherical box - a generalised Thomson problem
研究了N个软排斥粒子在球盒中的（接近或接近）基态分布。电荷通过形式为$1/r^γ$的逆幂律势相互作用。我们研究了三种制度，其中的费用形成一个单一的球壳在边缘的盒子（$γ=1$），一系列的同心壳的密度增加（$γ=2$）和$γ=12$的费用形成壳具有更均匀的电荷分布。我们进行数值模拟的集群包含多达5000个电荷和比较整个系统的电荷密度与连续极限的结果。数值（离散）结果和连续极限之间的一致性被发现随着N的增加而改善。
2013-06-12 cond-mat.soft
Preserving elastic anisotropy with tessellations of granular packings
Yale University（耶鲁大学）；University of Michigan（密歇根大学）；The City College of The City University of New York（纽约市立学院）
本文研究通过设计多连通颗粒voxel结构，实现高各向异性弹性能，展示在不同压力下颗粒堆积的各向异性变化及调控方法。
2026-04-13 cond-mat.soft
Centrifugal compression of soft particle packings - theory and experiment
本文提出了一种精确计算弹性介质在离心压缩作用下的高度的方法，该方法适用于任意应力应变本构关系。示例的解决方案，获得幂律介质和应力发散的情况下，在一个临界应变-例如所需的填料组成的可变形的，但不可压缩的颗粒。实验数据的温度响应N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）微凝胶珠在水中的离心压缩。对于小的径向加速度，结果是一致的赫兹弹性，并在珠材料的杨氏弹性模量方面进行了分析。对于大的径向加速度，样品压缩渐近线对应于一个空间填充粒子的体积分数的单位值。因此，我们得出结论，凝胶珠是不可压缩的，变形而不去溶胀。此外，我们发现颗粒凝胶材料的杨氏弹性模量与交联密度成比例增加到幂3.3 ± 0.8，比Flory预期的稍大。
2010-09-15 cond-mat.soft
On the relative packing densities of pistachios and pistachio shells
本研究通过实验测量了容纳开心果壳所需容器的最佳尺寸，发现密集堆积时仅需原开心果碗约0.57的体积，松散堆积时约为0.73，并结合椭球体和球冠堆积文献对结果进行了讨论。
2024-06-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.pop-ph
Elastic Modulus Versus Cell Packing Density in MDCK Epithelial Monolayers
该研究通过微压痕系统在多细胞尺度表征MDCK上皮单层细胞，发现其弹性模量在低密度汇合时随细胞密度升高而降低，高密度下趋于平稳，为理解组织集体行为提供力学依据。
2024-12-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Packing of elastic wires in flexible shells
被注入到有限空间中的细长细丝的填充问题是物理学家和生物学家都感兴趣的基本问题。然而，线性螺纹如何包装和盘绕仅为刚性容器的理想情况所熟知。在这里，我们迫使长弹性杆到弹性壳所承担的灵活的空间限制，以检查在何种条件下最近获得的知识，在刚性球体的电线包装故障。我们发现，与刚性腔不同，摩擦起着关键作用，引起两个不同的包装模式的出现。在低摩擦下，金属丝密集地盘绕成具有半椭圆形横截面的有序环形束，而在高摩擦下，金属丝堆积成高度无序的分级结构。这两种形态被证明是由一个连续的相变分离。我们的研究结果表明，摩擦和限制弹性对丝状包装的巨大影响，并可能推动未来对物理学，生物学甚至医学技术等系统的研究，包括这些相互作用的影响。
2015-12-09 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.med-ph
Non-affine response: jammed packings versus spring networks
我们比较弹簧网络的弹性响应，其接触几何形状是来自真实的无摩擦盘填料，网络随机切割债券在一个高度连接的网络来自一个良好的压缩填料。我们发现，剪切响应的包装衍生网络，剪切和压缩响应的随机切割网络，都是相似的：弹性模量线性消失附近的干扰，和分布特征的局部几何形状的响应规模与距离干扰。压缩包装衍生网络是例外：弹性模量保持不变，几何分布不表现出简单的缩放。我们的结论是，堵塞的填料的压缩响应是异常的，而不是剪切响应。
2009-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Measuring order in the isotropic packing of elastic rods
弹性体的堆积已成为研究宏观无序系统的一个范例。然而，由于缺乏受控实验，进展受到阻碍。在这里，我们考虑一个模型实验的各向同性的二维约束杆的中心力。我们试图衡量如何有序是一个折叠的配置，我们确定了两个关键的数量。几何特征由配置中的叠加层的数量给出。利用时间调制的约束力，我们探测的力学性质的配置，我们定义和测量其有效压缩性。这两个量可用于建立填充弹性系统的统计框架。
2011-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Indentation responses of pressurized ellipsoidal and cylindrical elastic shells: Insights from shallow-shell theory
加压弹性壳在自然界和技术中无处不在，从酵母和细菌细胞的外壁到人造压力容器。压痕测量同时探测薄壳的内部压力和弹性特性，并作为强度测试和推断活细胞内部生物功能的有用工具。利用扁壳理论研究了椭球壳和圆柱壳的几何形状和压应力对压痕刚度的影响。我们发现，线性压痕响应减少到一个单一的积分与两个无量纲参数编码的非球面性和内部压力。该积分可以在所有状态下进行数值评估，并用于生成具有技术和生物重要性的各种状态下的压痕刚度的紧凑分析表达式。我们的研究结果提供了理论支持以前的缩放和数值结果描述的刚度椭球体，揭示了一个新的压力尺度，决定大的压力响应，并提供了新的见解的线性压痕响应的加压气缸。
2021-08-05 cond-mat.soft
Elasticity of Jammed Packings of Sticky Disks
大量的软质材料在高填充率下堵塞在非晶态固体中。这种非平衡相变最好在模型系统的上下文中理解，在该模型系统中，粒子在重叠时弹性排斥。然而，最近的研究表明，在粒子之间引入任何有限的吸引力都会改变跃迁的普适性类别。这个新的“粘性干扰”类的特性几乎完全没有被探索过。我们使用分子动力学模拟和标度分析来确定剪切模量，体积模量，和协调的边缘固体接近粘性堵塞点。在每一种情况下，系统的行为都与纯粹排斥的情况有着明显的质的区别。
2020-02-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical fluctuations of elastic moduli in jammed solids
SANKEN, University of Osaka（大阪大学特别先进科学研究院）；Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）
研究了颗粒凝聚体中弹性模量的临界波动，揭示了其与声波瑞利散射的关系，为阻塞临界现象理论提供了理论基础。
2026-02-07 cond-mat.soft
Stress driven fractionalization of vacancies in regular packings of elastic particles
在微观层次上阐明缺陷和应力的相互作用是与材料科学有着密切联系的基本物理问题。在这里，基于二维晶体模型，我们表明，不同尺寸和形态的空位的不稳定模式符合一个共同的情况。一个空位在压缩下分裂成一对位错，在边界处滑移并消失。这个整齐的过程是由空位周围的局部剪应力触发的。空位的显着细分创造了丰富的模式之间的相互作用的空位和其他拓扑缺陷，并提供了一个新的维度，在广泛的晶体结构中的缺陷的机械工程。
2020-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Particle self-assembly on soft elastic shells
我们使用数值模拟来展示如何非相互作用的硬粒子绑定到一个可变形的弹性壳可以自组装成各种线性模式。这是壳体变形的非平凡弹性响应的结果。图案的形态可以通过表面的机械性质来控制，并且可以通过改变颗粒的结合能来微调。我们还重复计算了一个完全灵活的链，并发现链构象遵循类似的纳米粒子在类似的条件下形成的模式。我们提出了一个简单的方法来理解和排序不同的结构，并将其与壳的基本形状过渡。最后，我们讨论了我们的结果的影响。
2010-10-12 cond-mat.soft
Magneto-active elastic shells with tunable buckling strength
壳体屈曲是许多生物结构和先进功能材料的核心，即使传统上，这种弹性不稳定性被认为是工程结构要避免的灾难性现象。无论哪种方式，预测临界屈曲条件仍然是一个长期的挑战。壳体屈曲的亚临界性质赋予了对材料和几何缺陷的极端敏感性。因此，测得的临界载荷不可避免地低于经典的理论预测。在这里，我们提出了一个强大的机制来动态调整壳的屈曲强度，利用力学和磁性之间的耦合。我们对磁流变弹性体制成的受压球壳进行的实验表明，通过磁致动，其屈曲压力是可调的。我们开发了一个理论模型薄磁弹性壳，合理化的基本机制，在良好的协议与实验。一个无量纲的磁弹性屈曲数被认为是关键的控制参数，结合系统的几何，机械和磁性。
2021-05-14 cond-mat.soft
Softening of Granular Packings with Dynamic Forcing
我们进行了数值模拟的二维双分散颗粒填料进行静态围压和正弦动态施加的一个边缘上的包装壁的压力。我们测量的响应所经历的壁的填料的相对边缘，并获得的填料的谐振频率作为静态或动态压力的变化。在增加的静压下，谐振频率增加，表明通过填料传播的弹性波的速度增加。相反，当静态压力固定时，动态振幅增加，谐振频率降低，表明波速降低。这发生在压缩和剪切动力强迫，并与实验结果一致。我们发现，在共振频率的平均接触数$Z_c$随动态振幅的增加而减少，这表明填料的弹性软化与减少的颗粒-颗粒接触的数量有关，通过该颗粒-颗粒接触，弹性波可以传播。我们的形象的激励中创建的包装，并表明，有本地化的干扰或软点，变得更加普遍的动态振幅增加。我们的研究结果与玻璃珠填料和地球材料，如砂岩和花岗岩的实验是一致的，并可能是有关的弹性波速度，已观察到发生在附近的断层带强震后，在地表沉积物在强烈的地面运动，并在地震激发的结构。
2014-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic deformations of loaded core-shell systems
宏观弹性核壳系统可以生成为玩具模型，以手动变形和触觉研究。在介观尺度上，制备了胶体核壳颗粒和微凝胶，并通过不同类型的显微镜进行了研究。我们分析，使用线弹性理论，球形核壳系统的影响下，是径向取向的力的线密度和作用沿赤道的外表面的反应。有趣的是，壳与核的变形耦合可以决定响应于力的整体外观。我们解决各种组合的半径，刚度和泊松比的核心和外壳，并说明所产生的变形。从宏观上讲，这种情况可以通过在宏观模型系统的赤道周围缠绕一条绳子并将其拉紧来实现。在介观尺度上，胶体微凝胶颗粒被对称地限制在两种不混溶流体之间的界面上，被表面张力径向向外拉。
2022-04-27 cond-mat.soft
The Influence of the Degree of Heterogeneity on the Elastic Properties of Random Sphere Packings
胶体颗粒凝胶的宏观力学性能强烈地依赖于粉末颗粒的局部排列。实验表明，在相同的体积分数下，更多的异质微结构表现出比它们更均匀的对应物高一个数量级的弹性性能。在本文中，填充的球形颗粒被用作模型结构计算研究的弹性性能的凝结颗粒凝胶作为其程度的非均匀性的函数。离散单元模型包括线弹性接触定律、颗粒粘结和阻尼。模拟参数进行了校准，使用一个均匀的和异质的微观结构起源于早期的布朗动力学模拟。作为非均匀性程度的函数的弹性性能进行了系统的研究，使用两组从布朗动力学模拟和从空隙膨胀法获得的微观结构。这两组数据涵盖的异质性程度范围很广，而且在很大程度上相互重叠。模拟结果表明，作为非均匀性程度的函数的弹性性质与结构生成算法无关，并且剪切模量与非均匀性程度之间的关系可以很好地用幂律来描述。这表明存在一个临界程度的不均匀性，因此，一个相变之间的相位与有限和一个零弹性性能。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Medial packing and elastic asymmetry stabilize the double-gyroid in block copolymers
三周期网络是最复杂和功能最有价值的自组装形态之一，但它们几乎存在于每一类生物和合成软物质构建块中。与更简单的组装图案-球体，圆柱体，层- TPN组件需要分子占据可变的局部域形状，混淆试图了解它们的形成。在这里，我们研究的双螺旋（DG）网络相的嵌段共聚物（BCP）熔体，一个典型的软自组装系统，通过使用的几何制剂的强拉伸理论（SST）的BCP熔体。该理论建立了分子嵌段共聚物包装，熔体组装热力学和{ \it medial map}，一个通用的几何测量复杂形状的中心之间的直接联系。我们发现，“介质包装”是必不可少的DG在强隔离熔体的热力学稳定性，调和长期存在的矛盾之间的无限和有限的隔离理论，证实我们的SST预测在有限的隔离通过自洽场计算。此外，我们发现了一个以前未认识到的非单调依赖DG的稳定性的弹性不对称性，比较熵的矩阵形成的管状网络形成块的刚度。稳定DG的组合物窗口-中间竞争对手的层状和柱状相-扩大了大和小的弹性不对称，似乎推翻了启发式的观点，即包装挫折是本地化的管状域。本研究证明了{ \it medial tesselations}的几何优化对于理解软分子组装的效用。因此，在这里部署的特定的基于中间的方法是容易推广到研究包装挫折远远超出的情况下，DG形态的净BCP组件。
2021-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A geometrically exact model for thin magneto-elastic shells
我们为硬磁、薄、线弹性壳开发了一个简化模型，该模型可以通过外部磁场驱动，并具有几何精确的应变测量值。假设一个减少的运动学的基础上的基尔霍夫-爱假设，我们推导出一个减少的二维磁弹性能量，可以通过数值分析最小化。同时，我们简化了约化能量，将其扩展到位移场中的二阶，并提供了物理解释。我们的理论分析，使我们能够识别和解释的两个主要机制支配的磁弹性响应：在第一阶的等效磁压力和力的组合，并在第二阶分布的磁转矩。我们对比我们的减少框架对一个三维非线性模型，通过调查三个测试情况下，涉及压痕和压力屈曲的磁载荷下的壳。我们发现这两种方法之间的良好协议，从而验证我们的简化模型进行非线性和非轴对称变形的外壳。我们相信，我们的磁弹性壳模型将作为一个有价值的工具，合理设计的磁性结构，丰富了一套简化的磁性模型。
2021-11-03 cond-mat.soft
Depressions at the surface of an elastic spherical shell submitted to external pressure
弹性理论计算预测了在受到外部各向同性压力的球形薄壳表面出现的凹陷数N。在一个主要考虑曲率变形的模型中，我们证明了N只取决于相对体积变化。平衡构型示出对于小体积变化的单次凹陷（N=1），然后N增加到6，在由于空间限制而更突然地减小之前，对于最大体积变化再次下降到N=1。这些预测与先前发表的实验观察结果一致。
2008-02-06 cond-mat.soft
Elastic interactions between topological defects in chiral nematic shells
提出了一个新的、自洽的、鲁棒的理论模型来研究液晶壳层中拓扑缺陷之间的弹性相互作用。以一种简单的方式解释壳的非同心性质，我们能够成功地准确地解释和预测缺陷的位置，这在胶体自组装的背景下最相关。我们校准和测试我们的模型对现有的实验数据，并将其扩展到所有新观察到的缺陷配置手性双壳层。我们进行了新的实验，以进一步检查和确认本模型的有效性。此外，我们能够获得的能量的$+1$或$+3/2$向错线的胆固醇，其复杂的性质是最近才报道的定量估计。
2016-10-11 cond-mat.soft
Nonlinear morphoelastic energy based theory for stimuli responsive elastic shells
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Århus University（奥胡斯大学）
本文提出一种非线性形态弹性能量理论，用于分析弹性壳体在非机械刺激下的大变形问题，通过对比两种本构定律，探讨了几何非线性和本构非线性对壳体变形的影响。
2026-03-17 cond-mat.soft
Regimes of wrinkling in pressurized elastic shells
本文研究受压弹性壳的点压痕问题。它以前已经表明，这样的壳是受到一个螺旋不稳定的压痕深度是准静态增加。在这里，我们提出了详细的分析，这种螺旋不稳定性的分析技术和有限元模拟相结合。特别是，我们研究了如何在发病时观察到的皱纹的数量不稳定的增长，增加加压。我们还研究了如何，对于固定的加压，皱纹的数量变化的空间和增加压痕深度超过发病。这种“远离阈值”的分析利用了在高压下观察到的褶皱波数的巨大性，并导致与标准的“接近阈值”稳定性分析的定量差异。
2017-04-11 cond-mat.soft
General theory for packing icosahedral shells into multi-component aggregates
提出通用理论，通过将壳层序列映射到六方晶格路径，设计多组分二十面体结构并评估最佳尺寸失配，经分子动力学和密度泛函理论验证。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.atm-clus
Energies for elastic plates and shells from quadratic-stretch elasticity
通过降维Biot应变二次体弹性能量，推导出各向同性弹性板壳的拉伸与弯曲能量，揭示了拉伸与曲率的双线性耦合及拉伸弯曲解耦特性，修正了先前假设形式并验证了经典线性响应行为。
2025-06-01 cond-mat.soft
Mechanochemical induction of wrinkling morphogenesis on elastic shells
组织片的形态发生动力学需要通过机械力的全局模式化来调节协调的细胞形状变化。受这种生物现象的启发，我们提出了一个最小的机械化学模型的基础上的概念，细胞形状的变化是由可扩散的生物分子，以浓度依赖的方式影响组织的收缩性-其浓度反过来又受到宏观组织形状的影响。我们进行薄壳弹性动力学的计算模拟，以揭示由于一系列屈曲不稳定性而产生的传播化学和三维变形模式。根据浓度阈值，驱动细胞形状的变化，我们发现定性不同的模式。机械化学耦合的图案化动力学不同于由纯机械或纯化学因素驱动的那些。使用数值模拟和理论论证，我们分析了弹性不稳定性，从我们的模型，并提供简单的标度律，以确定扭曲形态。
2020-12-30 cond-mat.soft
Dilation-invariant bending of elastic plates, and broken symmetry in shells
本文提出了各向同性弹性板壳的弯曲能。对于一个板，我们定义并采用一个表面张量，对称耦合拉伸和曲率，使任何弹性能量密度从其不变量是不变的空间扩张下。这种运动学措施和其相应的各向同性二次能量解决了薄结构弹性中的突出问题，包括直杆到板的原始弯曲应变的自然延伸，弯曲措施中的力矩线性的保证，以及避免在一些常用的分析板模型中发现的纯力矩引起的中平面应变。我们的分析还表明，其他一些常用的数值模型具有正确的不变性，虽然他们缺乏充分的一般性，在二次阶拉伸。我们进一步扩展我们的结果自然弯曲杆和壳，弯曲的休息配置的纯拉伸打破膨胀不变性，我们提供的新壳弯曲措施与以前的\emph{ad hoc}假设形式的对比。统一这些理论的概念不是膨胀不变性，而是作为纯拉伸变形的定义的应变的全厚度均匀性。我们的研究结果提供了一个干净的基础，低维弹性系统的简单模型，并应使更准确的分析探测的奇异性结构的片材和膜。
2022-06-18 cond-mat.soft
SAXS Investigation of Core-Shell Microgels with High Scattering Contrast Cores: Access to Structure Factor and Volume Fraction
为了探索软胶体的致密堆积，散射实验是获得结构因子的理想方法。然而，对于软微凝胶，由于聚合物网络的低对比度和改变形状因子贡献的潜在微凝胶互穿和变形，结构因子的测定是困难的。在这里，我们采用小角X射线散射（SAXS）研究软，温敏微凝胶与聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）壳和金纳米粒子的核心。的金芯的散射占主导地位的散射图案，并允许在广泛的浓度范围内的微凝胶体积分数的精确测定。在高体积分数，我们发现不同的模式与尖锐的布拉格峰，允许提取的结构因子和相结合的紫外-可见光谱的表征。我们的核壳微凝胶独特的散射对比度与SAXS相结合，开辟了研究软微凝胶致密填充的新方法，包括原位研究相变。
2022-06-03 cond-mat.soft
Thermalized connectivity networks of jammed packings
排斥性弹性球的堵塞填充已经成为一个丰富的模型系统，在该系统中无序玻璃材料的弹性性质可以得到阐明。关于这类填充的大部分工作都集中在温度为零的情形。在这里，我们探讨了有限温度下相关连接网络的弹性性质，忽略了键的断裂和新键的形成。使用广泛的蒙特卡罗模拟，我们发现，随着温度的升高，所得到的弹簧网络收缩，并通过尖点表现出快速软化的体积模量。此外，剪切模量硬化在一个固定的体积合奏，但不是在一个固定的压力合奏。这些违反直觉的行为可以从等静压附近的软模式的特征光谱来理解，其类似于杆在其屈曲不稳定性附近的光谱。我们的研究结果提出了一个通用的机制，在边缘固体负热膨胀系数。我们讨论了键断裂的后果和热化和剪切之间的明显的类比。
2016-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Delayed buckling of spherical shells due to viscoelastic knockdown of the critical load
我们进行了动态压力屈曲实验缺陷种子球壳制成的一种常见的硅橡胶。与准静态实验不同的是，壳体在表面上亚临界的压力下（即低于弹性屈曲发生的实验确定的载荷）屈曲，通常伴随着显著的时间延迟。在强调与弹性壳屈曲的密切联系的同时，我们依靠粘弹性来解释我们的观察结果。特别是，我们证明，较低的临界载荷可以确定的材料性能，这是合理的一个简单的类比弹性球壳屈曲。然后，我们介绍了一个模型为中心的经验量表明，粘弹性蠕变变形降低临界载荷在同一个可预测的，可量化的方式，一个不断增长的缺陷将在弹性壳。这使我们能够捕获临界偏转和延迟时间如何取决于所施加的压力、材料特性和缺陷几何形状。这些量在实验中很容易测量。因此，我们的工作不仅提供了直观的粘弹性行为从弹性壳屈曲的角度来看，但也提供了一个可访问的途径，引入可调的，时间控制的驱动现有的机械致动器，例如气动夹具。
2021-04-06 cond-mat.soft
Unilateral interactions in granular packings: A model for the anisotropy modulus
由于准静态剪切变形过程中接触的打开和关闭，颗粒间的单向相互作用对颗粒材料的弹性响应产生影响。提出了一个简化模型，可以推导出本构关系。对于双轴变形，该模型中的弹性行为涉及三个独立的弹性模量：体积模量、剪切模量和各向异性模量。体积和剪切模量，当按接触密度缩放时，与变形无关。然而，各向异性模量的大小与剪切应变和体积应变之间的比率成比例。足够远的干扰过渡，当由于非仿射运动的校正变得很弱，理论预测定性与仿真结果一致。
2012-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dehydration induced mechanical instabilities in active elastic spherical shells
主动弹性不稳定性是自然界中常见的现象，具有突然的机械变形的方面。通常，不稳定性机制的驱动力具有化学机械性质，这使得这些不稳定性与标准弹性不稳定性非常不同。本文描述和研究了一个封闭的球形膨胀壳在脱水过程中的主动弹性失稳。描述是通过几个数值实验的结果的基础上的应力扩散模型，允许一瞥的现象。这项研究是从化学力学的角度进行的，通过一些简化的假设，允许推导出一个半分析模型，该模型考虑到了应力状态和水的浓度进入壁的壳在发病时的不稳定性。此外，也被认为是不稳定的发病时，这是由于不可能瞬间改变充满水的腔体体积的腔体体积的不变性。结果表明，半解析模型与数值试验结果吻合得很好。它也示出了作为一个更广泛的机械不稳定性时，可以被认为是不均匀的壳，即使当的不均匀性可以由少量的参数来描述。
2020-11-12 cond-mat.soft
Shape Transitions in Network Model of Active Elastic Shells
本文提出一个活性弹性壳网络模型，通过弹簧激发与压力调节耦合，实现从球体到椭球体或不同球体的形状转变，并发现临界压力作为形状敏感开关，为自主形状转变提供生物启发设计原则。
2023-07-06 cond-mat.soft
Formation of cylindrical shells via sphere packing from fluidized beds
Faculdade de Engenharia Mecânica, UNICAMP-Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学机械工程学院）；Laboratoire PIMM, CNRS, Arts et Métiers Institute of Technology, Cnam（国立工艺学院PIMM实验室）；Faculty of Physics, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理系）
研究流化床中球体在垂直圆柱管道中的自发沉降，分析颗粒排列形成圆柱壳的稳定性及影响因素。
2026-04-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Micromechanical and numerical analysis of shape and packing effects in elastic-plastic particulate composites
本研究探讨了颗粒形状与堆积对复合材料宏观行为的影响，通过引入Replacement Mori-Tanaka Model修正Morphologically Representative Pattern方案，并结合增量线性化扩展至弹塑性区域，为计算均匀化提供了有效的替代方法。
2022-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Deformation and chaining of flexible shells in a nematic solvent
如果变形的成本与液晶的弹性形变的成本相当，则浸没在液晶中的微米级弹性壳体可以被主机变形。此外，这种夹杂物相互作用，并形成链，由于四极畸变诱导的主机。一个连续的理论模型，使用有限元开发了这个系统，使用网格正则化和动态细化，以确保质量的数值表示，即使是大变形。从这个模型中，我们确定的影响，壳的弹性，弹性和锚固条件的形状的壳，从而提取参数值从实验实现。将该模型扩展到多体相互作用，我们预测了链相对于主机的取向角作为纵横比的函数，这被发现与实验非常吻合，大大提高了以前的理论预测。
2017-06-28 cond-mat.soft
Beyond icosahedral symmetry in packings of proteins in spherical shells
在许多自然系统中，由蛋白质构建块形成准球形笼是一个显着的自组装过程，其中少量的基本构建块组装成高度对称的二十面体笼。反过来，这又激发了合成生物学家设计从头蛋白质笼。我们使用简单的模型，在多个尺度上，研究自组装的球形笼，专注于表面上的蛋白质类物体的包装的规律性。使用积木，这是能够包装与二十面体对称性，我们研究如何稳定这些高度对称的结构是扰动，可能会产生的相互作用块和熵效应之间的相互作用的灵活性。我们发现，在这些扰动的存在下，二十面体包装是不是最稳定的安排，为广泛的参数，而无序的结构被发现是最稳定的。我们的研究结果表明，（i）许多设计的，甚至天然的蛋白质笼在这些扰动的存在下可能不是规则的，（ii）优化这些灵活性可以是一种可能的设计策略，以获得规则的合成笼，并完全控制其表面特性。
2017-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Surface response of spherical core-shell structured nanoparticle by optically induced elastic oscillations of soft shell against hard core
考虑了球形双组分壳核结构纳米粒子的光致振荡响应，研究了软壳对硬内核的无节点弹性振动。得到了有限深壳层中偶宇称、球宇称和奇宇称扭转振动模的本征频率，这对于超微粒子共振散射长波电磁波谱中各共振的模态规范具有实际意义。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic Platonic Shells
在微观尺度上，柔性栓系或交联膜的结晶度决定了它们的机械响应。我们表明，通过控制球弹性壳上缺陷的类型、数量和分布，可以直接控制这些结构的形态。我们的数值模拟表明，通过收缩一个晶体壳缺陷，我们可以创建弹性壳类似物的经典柏拉图固体。这些形态出现通过一个尖锐的屈曲过渡从球，这是强烈的滞后在加载-卸载。我们构造了一个最小的朗道理论的过渡使用二次和三次不变量的球谐模。我们的方法建议工程师的软球壳形状使用冻结缺陷拓扑结构。
2013-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity of spheres with buckled surfaces
本文利用固体调和函数提出求解球体与球形空腔表面变形线弹性问题的直接方法，给出任意球谐阶数下的弹性能闭式解，并据此重新分析核壳屈曲不稳定性，确定了核壳球体及球形空腔的形状相图。
2023-03-02 cond-mat.soft
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
Wrinkling reveals a new isometry of pressurized elastic shells
本文研究受压弹性球壳的点压痕问题。以前，它被证明，这种壳起皱，一旦压痕达到阈值。在这里，我们研究这个系统的行为超越了不稳定的发病。我们表明，而不是简单地接近经典的“镜像屈曲”的形状，皱纹壳接近一个新的，普遍的形状，反映了一个非平凡类型的等距。对于一个给定的压痕深度，这种“渐近等距”，这是唯一可能的，通过双渐近极限弱压力和消失壳厚达到。
2015-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spontaneous Patterning of Binary Ligand Mixtures on CdSe Nanocrystals: from Random to Janus Packing
本研究通过ITC结合热力学模型探究CdSe纳米晶体与烷基硫醇混合物配体交换的热力学，揭示纳米尺寸效应下配体相互作用可调控从无规到Janus的多种配体壳层图案，为纳米晶体智能表面设计提供理论依据。
2023-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Continuum elastic model of fullerenes and the sphericity of the carbon onion shells
利用封闭碳笼与弹性壳的类比，提出了富勒烯的连续弹性模型。我们推导出表达式的曲率相关的应变能Ep的五边形突起。我们建议解释所观察到的球形的碳洋葱壳，而不是我们的连续弹性模型的基础上预测的突起周围的五边形缺陷。在我们的模型中，五边形突起Ep中固有的能量是由于壳的拉伸和弯曲，并且被示出为结构参数的函数。它还定义了独立富勒烯尺寸的上限。使用Ep和拓扑参数，我们表明五边形突起将被平滑，导致碳洋葱的球形壳被表示为C60@C240@C540@C960@C1500，... .
2016-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Elastic Moduli and Vibrational Modes in Jammed Particulate Packings
当我们对无定形固体弹性地施加均匀的仿射变形时，它们也会经历不均匀的非仿射变形，这可能对整体弹性响应产生至关重要的影响。因此，为了正确理解弹性模量$M$，不仅需要考虑仿射模量$M_A$，还需要考虑由非仿射变形产生的非仿射模量$M_N$。在目前的工作中，我们研究的体积（$M=K$）和剪切（$M=G$）模量在静态堵塞的颗粒填料在一定范围内的包装分数$φ$。这项工作的一个新颖之处是通过位移场和力场的模态分解来阐明每个振动模式对非仿射$M_N$的贡献。在（非）干扰跃迁$φ_{c}$附近，振动态密度$g(ω)$在特征频率$ω^\ast$以上的中频区域中显示出平台。我们说明，这种不寻常的功能明显的$g(ω)$反映在$M_N$的行为：作为$φ\rightarrow φ_c$，其中$ω^\ast \rightarrow 0$，这些模式的$ω< ω^\ast$贡献越来越少，而贡献从那些$ω> ω^\ast$接近一个恒定的值，导致在$M_N$接近一个临界值$M_{Nc}$，作为$M_N-M_{Nc} \sim ω^\ast$。在$φ_c$本身处，体积模量达到有限值$K_c=K_{Ac}-K_{Nc} > 0$，使得$K_{Nc}$具有保持低于$K_{Ac}$的值。相反，对于临界剪切模量$G_c$，$G_{Nc}$和$G_{Ac}$接近相同的值，使得总值恰好变为零，即$G_c = G_{Ac}-G_{Nc…
2016-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Towards understanding the geometry effects on fracture in thin elastic shells
我们研究壳的几何形状如何影响骨折。正如以前的结果和我们自己的相场模拟，壳形状显着影响裂纹的演化和壳结构的有效韧性。为了获得洞察力，并最终开发新的概念，优化薄壳结构的设计，我们推导出的配置力共轭裂纹扩展Koiter的线性薄壳理论。我们通过Eshelby张量确定了对该力的保守贡献，以及曲率引起的非保守贡献。
2017-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Curvature-driven wrinkling of thin elastic shells
把一个弹性薄壳压扁需要多少能量？受最近浮壳结构振动模式实验的启发，我们通过$Γ$ -收敛发展了一种严格的方法，用于回答这个问题，以壳的厚度和其他小参数的领先顺序。所观察到的图案涉及“有序”区域的明确定义的皱纹旁边的“无序”区域，其局部特征不太稳健;由于很少或没有张力施加，对顺序的偏好不是先验清楚的。通过一个典型模式的能量重新标度，我们得到了壳的有效位移的一个极限变分问题。它要求，以线性化的方式，覆盖一个最大的面积与长度缩短地图的平面。凸分析产生了一个边值问题，通过其缺陷措施的特征伴随模式。部分唯一性和正则性定理是由壳的有序部分的特征线方法得出的。用这种方法，我们可以从最小能量原理导出冲压弹性壳的首阶特征。
2020-08-18 cond-mat.soft math.AP
Nambu-Goldstone modes and diffuse deformations in elastic shells
我考虑变形的弹性壳的形状。利用这一事实，即最低的能量，小变形是沿着无限小的等距的壳的中表面，我描述了一类弱拉伸变形薄壳的基础上与这些等距的南武-戈德斯通模式。主要结果是一个有效的理论来描述薄壳，包括拉伸和弯曲能量的扩散变形。该理论恢复了以前的结果，传播的“捏”上一个圆柱。另一方面，圆锥体有两个长度尺度来控制捏缩的持续性：一个尺度控制捏缩的松弛，其与厚度成-1/2幂，另一个尺度与厚度成比例，在厚度以上，变形再次成为等距的。这些长度在临界厚度处相交，低于该临界厚度，低能量变形再次变得接近等距。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
