Strain stiffening universality in composite hydrogels and soft tissues
本研究揭示复合水凝胶与软组织的剪切和压缩应变硬化均由普适应变放大因子控制，并受Mullins效应掩盖，为组织模拟材料设计提供原则。
2024-03-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Micromechanical theory of strain-stiffening of biopolymer networks
纤维蛋白或胶原网络等丝状生物材料在大变形时表现出其弹性模量的巨大硬化。这种明显的非线性行为源于与弯曲和拉伸材料组成元素相关的刚度尺度之间的显著分离。在这里，我们研究一个简单的模型，这种材料-软网络的铰链刚性杆嵌入在弹性矩阵-其中的有效比弯曲拉伸刚度为零。我们引入了一个理论框架，并建立在它的基础上，构建一个数值方法，该模型的微观和宏观力学可以仔细研究。我们的模型，数值方法和理论框架，使我们能够稳健地观察和充分理解的非热应变硬化过渡的关键属性，基础的非线性力学响应的广泛的一类生物材料。
2019-05-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Strain Stiffening Induced by Molecular Motors in Active Crosslinked Biopolymer Networks
我们通过将分子马达建模为力偶极子，研究了具有柔顺和刚性交联的肌动蛋白网络的弹性响应。我们的有限元模拟表明，对于顺应性交联剂，如细丝蛋白A，网络可以被硬化两个数量级，而硬化实现与不顺应性的链接，如scruin是显着较小，通常是一个因素的两个，在最近的实验非常一致。我们表明，差异产生的事实，即电机能够拉伸的顺应性交联到最大可能的程度，这反过来又导致变形的长丝。随着施加的应变增加，细丝进一步变形，导致硬化的弹性响应。当交联不顺从时，由于马达引起的收缩力不会以显著的方式改变网络形态，因此仅观察到小的硬化。
2010-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Strain stiffening due to stretching of entangled particles in random packings of granular materials
本研究针对缠结链随机堆积的三轴压缩应力-应变关系，发现链平均缠结约一条时形成系统级缠结簇，通过X射线断层扫描揭示应变硬化机制，提出基于链拉伸的平均场模型并验证其普适性。
2025-02-11 cond-mat.soft
Thermodynamics of microphase separation in a swollen, strain-stiffening polymer network
本文扩展Flory-Huggins理论，纳入应变硬化效应，提出无拟合参数模型以定量预测溶胀聚合物网络的EMPS相图并解释微结构形貌。
2025-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The strain-stiffening critical exponents in polymer networks and their universality
本研究通过大规模计算机模拟验证了非热应变硬化相变标度理论的临界指数预测，发现数值结果与解析预测定量一致，且该相变相对于驱动应变对称性和网络拓扑具有普适性。
2025-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strain softening and stiffening responses of spider silk fibers probed using Micro-Extension Rheometer
蜘蛛丝具有独特的机械性能，如大的延伸性，高拉伸强度，超收缩性等，了解这些机械响应需要表征的流变性能的丝绸超出了简单的力-延伸关系，这是广泛报道。在这里，我们研究的线性和非线性粘弹性的拖丝从社会蜘蛛Stegodyphus sarasinorum使用微拉伸流变仪，我们已经开发。与连续延伸数据不同，我们的技术允许通过对连续增加的稳态应变值施加小扰动来探测粘弹性响应。此外，我们扩展我们的分析，以获得特征应力松弛时间和频率响应的粘性和弹性模量。使用这些方法，我们发现，在一个小的应变制度（0-4%）的社会蜘蛛拖丝显示应变软化响应，然后在更高的应变（> 4%）的应变硬化响应。另一方面，应力松弛时间在整个范围内随着应变的增加而单调增加。我们还表明，丝绸变硬，而老化的典型寿命内的网络。我们的研究结果要求列入动力学域展开和折叠在现有的模型，以解释弛豫时间的行为。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A large deformation model for quasi-static to high strain rate response of a rate-stiffening soft polymer
针对聚硼硅氧烷（PBS）大应变响应缺乏宽应变率本构模型的问题，提出基于微观物理的动态交联本构模型，通过实验验证其在六个数量级应变率下的预测准确性，可推广至同类软聚合物。
2023-07-18 cond-mat.soft
Scaling theory of critical strain-stiffening in disordered elastic networks
本文基于奇异摄动理论提出无序弹性网络临界应变刚化的完整标度理论，推导非线性标度关系并揭示新的特征应变尺度，且与生物聚合物网络数值数据定量吻合。
2023-07-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effect of adhesive interaction on strain stiffening and dissipation in granular gels undergoing yielding
无序固体中的应力诱导屈服/流化，其特征在于不可逆性和增强的耗散，对于广泛的工业和地质过程是重要的。虽然，在热系统中的这种现象已被广泛研究，他们仍然知之甚少颗粒固体。在这里，使用振荡剪切流变学和原位光学成像，我们研究能量耗散在一个致密的颗粒悬浮液中的粘合剂颗粒，形成屈服应力固体远低于各向同性干扰点中获得的硬球排斥的限制。我们发现有趣的非线性流动制度，包括周期内的应变硬化和塑性，强烈依赖于所施加的应变幅度（$γ_0$）和颗粒体积分数（$ϕ$）。我们证明，这种非线性在整个参数范围内可以有效地捕获的归一化能量耗散（$E_N$）的无量纲变量。此外，原位光学成像揭示了与局部速度的时空波动相关的不可逆粒子重排，其性质在整个屈服过渡中变化惊人。通过直接测量的临界堵塞包装分数使用颗粒沉降实验，我们提出了一个详细的相图，揭示了颗粒间的相互作用，在控制系统的流动特性的广泛的$γ_0$和$ϕ$值的作用。
2022-02-23 cond-mat.soft
Bistability of cellular traction on strain-stiffening substrates
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高等学院）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）
通过理论模型揭示细胞牵引力与细胞外基质应变硬化弹性之间的正反馈导致牵引力双稳态和滞后现象，解释了基质硬化时牵引力的不连续跃迁及其在集体细胞迁移和机械异质环境中的鲁棒性作用。
2026-06-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Cell strain-stiffening drives cell breakout from embedded spheroids
Syracuse University（雪城大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本研究通过三维顶点模型和应变硬化机制揭示了细胞从嵌入球体中突围的机械路径，结合粘附变化解释了单细胞突破和多细胞流体的侵袭模式。
2026-02-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Nonlinear molecular deformations give rise to stress stiffening, yielding and non-uniform stress propagation in actin networks
我们使用光镊微观流变学和荧光显微镜应用非线性微尺度应变缠结和交联肌动蛋白网络，并测量由此产生的应力和肌动蛋白丝变形。我们耦合的非线性应力响应和随后的松弛的速度分布的个别荧光标记的肌动蛋白片段在不同的时间在整个应变和不同的距离从应变路径，以确定潜在的分子动力学，引起争论的非线性响应和应力传播的交联和缠结的肌动蛋白网络在微观尺度。我们发现，初始应力硬化产生的加速应变细丝由于分子沿应变延伸，而软化和屈服耦合到细丝减速，停止和反冲。我们证明了一个令人惊讶的非单调依赖交联剂浓度的速度分布。也就是说，没有交联或大量交联的网络都表现出快速的初始长丝速度和降低的分子反冲，而中间交联剂浓度显示出降低的速度和增加的反冲。我们发现，这些集体的结果是由于网络弹性和瞬时交联剂的解绑和重新绑定的平衡。我们进一步表明，弹性和弛豫时间尺度显示交联剂浓度的指数依赖性，这表明交联主导纠缠动力学时，交联剂之间的长度变得小于纠缠之间的长度。根据最近的模拟，我们的松弛动力学表明，后应变应力可以在交联网络中长寿命的分布应力到一小部分的高度应变连接的细丝，跨越网络和维持负载，从而允许网络的其余部分反冲和放松。
2016-10-20 cond-mat.soft
Yielding and Strain Stiffening in Entangled Assemblies of Frictional Granular Chains
宏观颗粒链的堆积捕获了分子聚合物系统的一些基本方面，并已被建议作为在分子尺度上理解物理学的范例。然而，在这里，我们证明了颗粒链填料，这在聚合物系统中没有对应的颗粒间摩擦$μ$，导致一个非平凡的屈服和流变响应。基于离散元模拟方法，研究了大振幅振荡剪切作用下颗粒链随机堆积的非线性流变特性。我们发现，最大应力和剪切变形进入材料体的深度是摩擦的非单调函数，极值在$μ$的中间值。我们还表明，相邻的晶粒之间的定期重复的间隙，这是特殊的商业颗粒链，扩大剪切区，并通过促进链之间的联锁事件，提高在系统中的缠结。这些拓扑约束可以显著增加应变刚化的程度。我们的研究结果突出了颗粒链包装和分子聚合物系统的物理之间的差异。
2022-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain-stiffening critical exponents of fiber networks under uniaxial deformation
Universität Augsburg（奥格斯堡大学）；Rice University（莱斯大学）；Institut für Physik, Universität Augsburg（奥格斯堡大学物理研究所）；Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Rice University（莱斯大学生物化学工程系）；Center for Theoretical Biological Physics, Rice University（莱斯大学理论生物物理中心）；Department of Chemistry, Rice University（莱斯大学化学系）；Department of Physics and Astronomy, Rice University（莱斯大学物理与天文系）；Bereich Theorie der Polymere, Leibniz-Institut für Polymerforschung（莱布尼茨高分子研究所聚合物理论部）
研究单轴变形下纤维网络的应变硬化临界指数，通过改进的数值模拟和理论预测分析，揭示临界应变和指数的演化规律。
2026-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multi-scale strain-stiffening of semiflexible bundle networks
成束的聚合物细丝负责许多生物材料，包括细胞和细胞外基质的丰富和独特的力学行为。在纤维蛋白生物聚合物中，其非线性弹性特性对于正常血液凝固至关重要，原纤维自组装并成束以形成半柔性纤维网络。在这里，我们表明纤维蛋白网络的非凡应变硬化反应直接反映了纤维蛋白纤维的分层结构。我们测量的未捆绑的原纤维网络的流变学，并找到良好的协议与仿射模型的可扩展蠕虫状聚合物。通过与这些数据的直接比较，我们表明，由粗纤维组成的生理纤维蛋白网络可以建模为紧密的原纤维束网络。我们证明，在纤维中的原纤维之间的耦合的紧密性可以通过凝血因子XIII的酶促分子间交联的程度来调节。此外，在高应力下，原纤维独立地贡献于网络弹性，这可能反映了紧密束结构的解耦。因此，纤维蛋白纤维的分层结构可以解释血凝块的非线性和巨大的弹性恢复特性。
2015-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Compression stiffening in biological tissues: on the possibility of classic elasticity origins
在最近的脑、肝和脂肪组织的流变学实验中，已经观察到压缩硬化或剪切模量随着压缩应变的增加而增加。在这里，我们扩展了已知类型的生物材料表现出这种现象，包括琼脂糖凝胶和果肉。此外，我们表明，两个不同的结果，从经典弹性理论可以解释线性压缩硬化现象。一个结果是由于巴伦和克莱因，在这里扩展到相关的几何和预应力;另一个是由于伯奇。对于不可压缩材料，两种理论都没有可调参数。哪一个适用于给定的情况是参考状态的问题，这表明参考状态是由材料在恒定轴向应变下承受扭转时产生或不产生轴向应力（超过施加的预应力）的趋势决定的。我们的实验和分析也加强了这样一种观念，即看似不同的动物和植物组织在某些条件下可能具有相似的机械行为。
2018-04-12 cond-mat.soft
Stiffening of under-constrained spring networks under isotropic strain
无序弹簧网络是研究非晶材料宏观力学性能的一个有用范例。在这里，我们研究了欠约束弹簧网络的弹性行为，即网络的自由度比弹簧大。虽然这样的网络通常是松软的，但它们可以通过施加外部应变来硬化。最近，一个分析形式主义已经发展到预测的机械网络性能接近这个刚性过渡。在这里，我们数值表明，这些预测适用于许多不同类别的弹簧网络，包括幻影三角形，Delaunay，Voronoi和蜂窝网络。分析预测进一步表明，剪切模量$G$的比例线性与各向同性应力$T$接近刚性过渡，但是，这似乎是在最近的数值研究表明，$G$和$T$，这是小于一个为某些网络类之间的指数不一致。使用增加的数值精度和剪切稳定，我们在这里证明，接近过渡的线性缩放，$G\sim T$，保持独立的网络类。最后，我们表明，我们的结果不受或仅受有限大小效应的影响很弱，这取决于网络类。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergent Strain-Stiffening in Interlocked Granular Chains
颗粒链填料表现出惊人的紧急应变硬化行为，尽管个别松散的本构链。使用这样的组件上的压痕实验，我们测量的集体阻力$F$的压痕深度$z$的指数增加，并与每链的珠的数量$\mathcal{N}$的平方根。这两个观察结果分别让人想起绞盘或交错书籍中摩擦力的自放大，以及聚合物物理学。基于这两种成分的新模型很好地捕获了实验数据。具体地说，阻力被发现根据通用关系：$\log F \sim μ\sqrt{\mathcal{N}} Φ^{11/8}z/ b $，其中$μ$是两个基本珠之间的摩擦系数，$b$是它们的大小，和$Φ$是链珠的体积分数时，在周围介质中的未连接的珠半稀释。我们的研究表明，通常局限于分子水平的高分子物理领域的理论可以用来解释宏观水平的现象。这类系统可以研究复杂组件中的摩擦，对新材料的设计，纺织工业和生物学具有实际意义。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain-stiffening elastomers fail from the edge
针对弹性体抗断裂性能测试结果的厚度依赖性问题，本研究发现断裂含内部与两条边缘裂纹、失效源于边缘裂纹中面交汇，提出可由非线性弹性响应推导的材料参数θ，给出厚度无关测试的样品尺寸要求，为软弹性体断裂研究提供指导。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity of fibrous networks under axial prestress
我们目前的理论和实验研究的纤维网络的弹性响应进行单轴应变。使用具有自由水流入/流出的剪切流变仪将单轴压缩或拉伸施加到纤维蛋白和胶原蛋白的细胞外网络。测量了轴向应力和网络剪切模量。先前的工作[van Oosten等人，Scientific Reports，2015，6，19270]已经显示了这些网络在压缩/拉伸下的软化/硬化，以及对剪切的非线性响应，但是这种行为的起源仍然知之甚少。在这里，我们研究单轴应变如何影响纤维网络的非线性力学。使用可弯曲和可拉伸纤维的计算网络模型，我们表明，软化/硬化行为可以理解为固定的横向边界在2D和3D网络与实验细胞外网络的平均连通性相当。此外，我们表明，发病的硬化强烈依赖于所施加的单轴应变。我们的研究突出了轴向应变和边界条件在确定水凝胶的机械响应的重要性。
2016-03-10 cond-mat.soft
Nonlinear vibration and stability of a dielectric elastomer balloon based on a strain-stiffening model
本研究采用基于分子结构的双参数广义新胡克应变能模型，分析了介电弹性体球囊在直流及交直流叠加电压下的非线性振动与稳定性，发现早期应变硬化材料的球囊更稳定、不易产生混沌振动。
2024-07-11 cond-mat.soft nlin.CD
Voltage-controlled non-axisymmetric vibrations of soft electro-active tubes with strain-stiffening effect
本研究针对软电活性（SEA）管，结合非线性电弹性理论与状态空间法，分析了电压与轴向预拉伸调控下的非轴对称振动特性，验证了方法有效性，为电压控谐振器件的设计提供了参考。
2024-06-19 cond-mat.soft nlin.PS
Electroactive differential growth and delayed instability in accelerated healing tissues
本研究构建非线性电弹性模型，探讨电场对组织差异性生长与不稳定性的影响，发现电压刺激与电弹性耦合可促进组织各向同性生长，且中低应变下的应变硬化效应能显著延迟生长不稳定性。
2025-04-29 cond-mat.soft
Strain induced strengthening of soft thermoplastic polyurethanes under cyclic deformation
我们研究了三种不同的商业热塑性聚氨酯弹性体（TPU）在单轴拉伸下的循环力学行为，这些弹性体通常被认为是普通填充弹性体的可持续替代品。所有TPU具有相似的硬段含量和线性模量，但如X射线分析所示，大应变性能明显不同。尽管存在这些差异，但我们发现在逐步循环加载中调节后的硬化效应与化学交联填充橡胶中观察到的常见软化（也称为Mullins效应）有很大不同。我们提出，这种自增强与TPU中天然存在的硬域的碎片化有关，这些硬域在较小但数量更多的子单元中可能充当新的物理交联点。所提出的硬化机制与拉伸天然橡胶中观察到的应变诱导结晶没有什么不同，但它具有持久性。特别是，它可能会导致局部增强，其中存在不均匀的应变场，就像循环疲劳中裂纹扩展的情况一样，为TPU的众所周知的韧性和耐磨性提供了潜在的解释
2021-04-06 cond-mat.soft
Local Strain-Dependent Anisotropy in Fibrous Networks
Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本研究结合光镊实验与三维有限元模型，揭示拉伸纤维凝胶中局部刚度各向异性受纤维厚度和网络连通性调控，并指出局部微观力学响应异于整体硬化行为。
2026-09-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Strain energy function for isotropic non-linear elastic incompressible solids with linear finite strain response in shear and torsion
我们发现各向同性不可压缩固体的应变能函数表现出线性关系的剪切应力和剪切量之间，扭矩和扭曲量之间，当受到大的简单剪切或扭转变形。它包含了著名的新胡克模型和穆尼-里夫林模型，但也可以容纳其他项，作为主应变不变量的某些任意函数。有效地，额外的条款可以用来解释实验观察到的几个非线性效应，但没有捕捉到的新胡克和穆尼-里夫林模型，如应变硬化效应，由于限制链的延伸性。
2020-09-09 cond-mat.soft
Deep Indentation of Soft Solids: A Limit State
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究发现深度压痕（D>>R）下，平头和球头压头产生相同的抛物线力-深度定律F=βED^2，系数β与压头半径和尖端形状无关，源于应变能离域化，为超弹性参数提取提供机制基础。
2026-09-22 cond-mat.soft
Nonlinearity tunes crack dynamics in soft materials
本研究利用断裂相场模型构建三种非线性软材料的裂纹稳定性相图，揭示了非线性对裂纹动力学模式的调控机制，解释了裂纹振荡的普遍不稳定性及亚瑞利到超剪切状态的转变原因。
2023-08-24 cond-mat.soft
Nonlinear Oscillatory Shear Tests in Viscoelastic Holography
我们提供了粘弹性自下而上全息模型的非线性和随时间变化的流变响应的第一个表征。更准确地说，我们进行振荡剪切试验全息大规模重力理论与有限的弹性响应，专注于大振幅振荡剪切（LAOS）制度。这些系统的表征是使用几种技术：（I）的Lissajous图，（II）的傅立叶分析的应力信号，（III）的Pipkin图和（IV）的存储和损耗模量的依赖性上施加的应变的振幅。我们发现了大量的证据，一个强大的应变硬化机制，典型的超弹性材料，如橡胶和复杂的聚合物。这表明，考虑全息模型是不是一个很好的描述刚性金属，应变硬化是不常见的。此外，在小重力子质量（相比于温度标度）的粘弹性液体制度，和粘弹性固体制度在大的值之间的交叉观察。最后，我们讨论了相关的软物质和广泛使用的均匀全息模型与破碎的翻译的理解，我们的结果。
2020-02-05 cond-mat.soft cond-mat.str-el hep-th
Scaling laws for the response of nonlinear elastic media with implications for cell mechanics
我们展示了应变硬化如何影响对内力的弹性响应，这些内力是由材料缺陷和不均匀性或由活细胞中产生的分子马达的主动力引起的。对于具有强非线性应变能量密度的材料中的球形力偶极子，应变随距离改变符号，表明即使在可收缩的夹杂物或分子马达周围也存在径向压缩;只有在长距离处，才能恢复线性响应，其中介质径向拉伸。具有无理指数的标度律将远场重整化应变与由夹杂物或主动力施加的近场应变相关联。
2012-03-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Strain-controlled critical slowing down in the rheology of disordered networks
本研究针对无序网络等系统的刚性转变流变行为，提出非仿射性与过剩黏度的定量关系，经模拟验证并预测了生物聚合物网络应变硬化转变的临界流变特征。
2023-10-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
A unit-cell approach to the nonlinear rheology of biopolymer solutions
我们提出了一个非线性扩展的标准管模型的自由滑动半柔性聚合物的半稀溶液。非仿射长丝变形的纠缠尺度，热波动的直接相互作用的重正化，和大变形的几何形状系统地考虑。刚性杆的非热解预测的硬化响应被发现是热抑制。相反，我们得到了一个广泛的线性响应制度，支持在聚合肌动蛋白的解决方案，在有限的频率下的剪切硬化的解释，作为耦合到纵向模式的指示。我们观察到大应变（约100%）的不稳定效应，表明剪切带是广泛观察到的体外生物聚合物溶液灾难性崩溃的合理解释，通常归因于网络损坏。结合摩擦型相互作用，我们的分析提供了一个分析上易于处理的框架，以解决生物组织的分子基础上的非线性粘塑性。
2008-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constitutive modelling of open-porous neo-Hookean solids
University of Twente（特温特大学）
本研究提出一种热力学一致的可压缩新胡克本构模型，以孔隙率为控制变量，可描述开孔材料的非线性致密化等特性，经实验验证适用于高可压缩开孔材料的有限元实现与多尺度建模。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math-ph
Nonlinear Elasticity in Biological Gels
与大多数合成材料不同，生物材料在变形时通常会变形。这种非线性弹性反应，对某些组织的生理功能至关重要，至少从19世纪开始就有文献记载，但其分子结构和设计原理尚不清楚。目前这种反应的模型需要每种材料特有的几何复杂的有序结构。在这篇文章中，我们表明，一个简单得多的分子理论占应变硬化在广泛的分子不同的生物聚合物凝胶从纯化的细胞骨架和细胞外蛋白质形成。这一理论表明，半柔性链系统，如丝状蛋白质排列在一个开放的交联网络总是在低应变，而不需要一个特定的架构或具有不同的内在刚度的多个元素。
2004-06-01 cond-mat.soft q-bio.SC
Nonlinear effective medium theory of disordered spring networks
无序的软材料，如生物环境中的纤维网络，表现出非线性弹性响应。我们研究了这种非线性行为的极小模型的网格几何形状与简单的虎克元素无序弹性常数。通过开发一个平均场的方法来计算微分弹性体模量的宏观网络响应的大的各向同性变形下，这样的网络，我们提供了深入了解这些系统的应变硬化和软化行为的起源。我们发现，非线性力学仅弱依赖于晶格几何，并由平均网络连接。特别是，非线性响应控制的均衡连接，这强烈依赖于所施加的应变。我们的预测的应变依赖的均衡点，以及应变依赖的微分体积模量同意以及在二维和三维的数值结果。此外，通过使用无序网络和具有随机力的规则网络之间的映射，我们计算了变形场的非仿射波动，并将其与数值结果进行了比较。最后，我们讨论了发展理论的局限性和影响。
2011-08-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
A finite viscoelastic constitutive model for low to high strain rate response of elastomers with application of strain rate-induced glass transition
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
提出一种热力学一致、微观力学启发的本构模型，通过分子运动和分子间重排/取向机制描述弹性体从低到高应变率下的率相关应力-应变行为及滞后，并捕捉玻璃化转变。
2026-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear-induced phase transition and critical exponents in 3D fiber networks
当受到外加应变时，纤维网络表现出非线性弹性硬化。最近的理论和实验表明，这种现象是由一个潜在的机械相变，是关键的性质。越来越多的模拟证据表明，这种转变的非平均场行为和超标度关系已被提出来与相应的临界指数。在这里，我们报告了两种不同的3D网络结构的模拟。通过执行有限尺寸标度分析，我们测试超标度，并确定各种关键指数。从超标度的明显有效性，以及我们观察到的非平均场指数，我们的研究结果表明，上临界尺寸为应变控制的相变是3以上，在相反的干扰过渡，代表另一个非热，机械相变。
2021-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stress-controlled medium-amplitude oscillatory shear (MAOStress) of PVA-Borax
研究通过完整测量 PVA-Borax 的 MAOStress 材料函数并结合 SSTNM 归一化，证明临界应力比临界应变和应变率更适合表征弱非线性起始。
2024-02-29 cond-mat.soft
Nonlinear Poisson effect in affine semiflexible polymer networks
本文研究了仿射半柔性聚合物网络中的非线性泊松效应，通过仿射网络模型全面表征了由纤维非线性力-伸长关系引起的比容显著减小和应变驱动排列现象。
2024-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hyperelastic characterization via deep indentation
本研究通过有限元分析建立深度压痕力-深度曲线与Ogden超弹性模型的关系，识别三个压痕区域，证明深度压痕可原位有效提取软材料超弹性参数。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Methodical Fitting for Mathematical Models of Rubber-like Materials
各种各样的模型可以描述橡胶对单轴拉伸的非线性响应。然而，对大规模扩展的连续阶段的深入理解仍然缺乏。我们表明，响应可以分为三个步骤，我们描绘依赖于一个简单的格式化的数据，所谓的穆尼变换。第一，小到中等范围，其中聚合物链容易展开，门尼曲线几乎是线性的。第二，应变硬化制度，其中捆绑链的斑点展开，以响应对应于门尼图的“向上翻转”。第三，限制链状态，随着链向其极限延伸而发生急剧硬化。我们提供了应变能函数的条款占每个阶段，（i）给一个准确的本地，然后全球拟合的数据;（ii）是一致的弱非线性弹性理论;和（iii）可以解释的统计力学的框架。我们将我们的方法应用到Treloar的经典实验数据和一些最近的数据。我们的方法不仅提供了一个非常低的定量相对误差的实验数据描述的模型，但也表明，非线性弹性理论是更强大的，乍一看。
2016-08-20 cond-mat.soft
The Intimate Relationship between Cavitation and Fracture
近三十年前，力学领域被警告软材料中空化过程的模糊性质[Gent，A.N.，1990.橡胶中的气穴现象：一个警示性的故事。橡胶化学与技术，63（3）]。从那时起，关于推动这一失败过程的机制的辩论一直在进行。本文采用高精度的体积控制空泡膨胀过程，揭示了空泡与断裂的密切关系。结合Griffith的启发制定裂纹扩展，和Gent的启发制定空腔膨胀，我们表明，尽管明显的复杂性的断裂模式，压力-体积响应遵循一个可预测的path. In对比现有的研究，无论是模型和我们的实验都能够跟踪整个过程，包括不稳定的分支，通过控制空腔的体积。此外，这个最小的理论框架是能够解释在以前的实验中的模糊性，揭示了存在的亚稳态，可以导致一阶转变在断裂开始。在剪切模量在25-246 [kPa]范围内的PDMS样品中进行的简单理论和所有实验结果之间的一致性证实了空穴和断裂在驱动膨胀过程中一起起作用。通过这项研究，我们还确定了PDMS的断裂能，并显示其显着依赖于应变硬化。
2019-03-12 cond-mat.soft physics.app-ph
Nonlinear contractile response of actomyosin active gels to control signals
本文通过重构肌动球蛋白活性凝胶实验，发现其对控制信号呈现非线性收缩响应，并建立传递函数与标度关系，揭示密度依赖机制，为理解细胞力学信号传导提供关键见解。
2025-02-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Theoretical Puncture Mechanics of Soft Compressible Solids
本文建立考虑线弹性可压缩性及其与韧性、刚度和应变硬化耦合作用的穿刺力学模型，揭示体积可压缩性可形成额外应变能垒并提高穿刺抗力。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Modeling cavitation and fibrillation in elastomers and adhesives. Part I: Cohesive instability
Cornell University（康奈尔大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文基于粘合不稳定性提出一种梯度增强连续框架，研究弹性体中气泡形成机制，无需预存缺陷，为后续损伤、断裂和耗散模型提供基础。
2026-03-18 cond-mat.soft
