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
Soft Granular Particles Sheared at a Controlled Volume: Rate-dependent dynamics and the solid-fluid transition
我们研究的响应流体浸没的软水凝胶球，在受控的体积分数下剪切。滑动的、可变形的颗粒以及密度匹配的组织间液被夹在两个相对的粗糙锥体之间，允许研究颗粒悬浮液堵塞上方和下方的宽范围的体积分数$ϕ$。我们利用剪切的突然停止，伴随着折射匹配的内部成像，以补充传统的流动曲线测量。在足够高的体积分数下，在剪切速率的变化下，颗粒在终止后的沉降表现出连续而明显的过渡。这种变化抵消了停止之前流动状态的质的差异：紧密堆积的网络的准静态屈服，而不是由间隙液介导的颗粒的快速滑动，间隙液的动力学取决于驱动速率。此外，我们确定的固体-流体的过渡使用两个独立的方法：外推的应力残余和估计屈服应力从高值的$ϕ$，和颗粒的沉降后剪切cessations作为$ϕ$跨越过渡。我们还验证了幂律值的特征应力与干扰$ϕ- ϕ_c$的距离，与指数接近2。这些结果表明，软颗粒的动力学背后的松弛时间尺度众多，并引发了问题，我们如何扩展现有的范式上的密集包装系统的流动时，积极参与的柔软性。
2020-06-13 cond-mat.soft
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
Correlations of plasticity in sheared glasses
在最近的一篇论文[S。Mandal等人，E 88，022129（2013）]，通过计算机模拟和实验解决了硬球玻璃中塑性的空间相关性的性质。结果发现，实验获得的相关性服从幂律，而从模拟的相关性更好地拟合指数衰减。我们在这里提供了直接的证据-通过模拟一个硬球玻璃在2D-这种差异是有限的系统尺寸在3D模拟的结果。通过将研究扩展到零温度下的二维软盘模型，强调了剪切非晶态固体中幂律衰减的鲁棒性。偏离幂律发生时，无论是减少包装分数对过冷制度的情况下，硬球或改变的耗散机制，从接触耗散的情况下，软盘的平均场型阻力。
2014-01-16 cond-mat.soft
Cooperative effects driving the multi-periodic dynamics of cyclically sheared amorphous solids
在无定形材料，如玻璃，胶体，或颗粒状材料的塑性，是由称为“软点”的局部重排介导的。实验和模拟表明，软点是两个状态的实体通过四极位移场相互作用时，他们切换状态。当系统受到循环应变驱动时，软点可以在一个或多个强制循环后返回到其原始状态。在这种情况下，系统具有周期性动力学，并且总是重复相同的微观状态。在这里，我们专注于多周期动力学，即周期性大于驱动器周期性的动力学，并使用图论方法来分析从数值模拟中获得的动力学。在这种方法中，机械稳定的配置，转换纯粹弹性到彼此在一个范围内施加的应变，由顶点表示，和塑性事件导致从一个稳定的配置到另一个，由定向边表示。基于图形拓扑结构和软点位移场的算法揭示了多周期行为是由一些软点在一个以上周期后重复的状态引起的，并提供了关于允许这种动态的机制的信息。为了更好地理解多周期性背后的物理机制，我们使用了一个相互作用的迟滞模型。每个滞后是一个简化的两状态元素表示滞后软点动态。我们确定在这个模型中的多周期性的几种机制，一些涉及多周期性的滞后和合作动力学涉及几个滞后之间的直接相互作用。当存在更多的滞后时，这些合作事件自然更常见，从而解释了为什么多周期性在大驱动幅度下更普遍。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Athermal Jamming vs Thermalized Glassiness in Sheared Frictionless Particles
对二维软核无摩擦圆盘进行了数值模拟，研究了简单液体的行为与热温度$T$、填充率$ϕ$和均匀剪切应变率$\dotγ$的关系.从我们的软核结果推断硬核极限，我们发现它取决于两个参数$ϕ$和$T/\dotγ$。$T/\dotγ\to 0$定义了无热极限，其中剪切驱动的堵塞转变发生在明确定义的$ϕ_J$。$T/\dotγ\to\infty$定义了在$ϕ_G$下可能发生平衡玻璃化转变的热化极限。这一结论表明，无热堵塞和平衡玻璃化行为不是由同一个临界点控制的。初步结果表明是$ϕ_G <ϕ_J$。
2012-11-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Unified phase diagram of reversible-irreversible, jamming and yielding transitions in cyclically sheared soft sphere packings
自组织，从可逆到不可逆的行为，相互作用的粒子组件驱动的外部施加的应力或变形的转变是在理解软物质的各种现象的兴趣。他们已经在广泛的系统中进行了研究，如胶体悬浮液，玻璃和颗粒物质。在不同的密度和驱动机制下，这种行为与非晶态固体的屈服、堵塞和记忆形成有关。然而，\emph{etc.}还没有对这些现象如何相互关联进行大量研究。为了获得一个统一的观点的不同制度的行为，和它们之间的过渡，我们调查计算软球组件的非热循环剪切变形的响应在很宽的范围内的密度和振幅的剪切变形。循环剪切变形诱导从可逆到不可逆的行为在两个unjammed和堵塞的软球填料的过渡。远高于各向同性干扰密度（$\bf{ϕ_J}$），该转变对应于屈服。在堵塞点附近，直到更高的密度极限，我们指定为${\bf ϕ_J^{cyc}}$，在局部的\emph{absorbing}相和扩散的{ \emph不可逆}相之间出现未堵塞相。非堵塞相的出现信号的堵塞点的移位到更高的密度作为退火的结果，并打开一个窗口，剪切堵塞成为可能的无摩擦包装。在$\bf{ϕ_J}$以下，观察到两种不同的局部化状态，称为点和环可逆。我们详细地讨论了不同区域以及它们之间的过渡，得到了统一的密度-剪切振幅相图。
2019-07-19 cond-mat.soft
Surface instability of sheared soft tissues
当由弹性体制成的块受到大的剪切时，其表面保持平坦。当一块生物软组织受到大的剪切时，它在剪切平面内的表面很可能会弯曲（出现皱纹）。将软组织与橡胶状固体区分开来的一个因素是定向胶原纤维束的存在（有时肉眼可见），其比它们嵌入其中的弹性蛋白基质更硬，但仍然是柔性和可延伸的。在这里，我们表明，各向同性非线性弹性的最简单的模型，即不可压缩的neo-Hookean模型，遭受表面不稳定的剪切只有在巨大的剪切量，即，高于3.09，这对应于72度的剪切角。接下来，我们将一个家庭的平行纤维的模型，并表明所得到的固体可以加强或强烈削弱相对于表面的不稳定性，这取决于纤维之间的角度和剪切方向，并取决于纤维的刚度和矩阵之间的比例E/mu。对于这个比例，我们使用与软组织实验数据相一致的值。广义上说，我们发现，表面变得迅速不稳定时，剪切发生“反对”的纤维，并作为E/μ增加，所以没有部门的角度，预计将发生早期不稳定。
2008-12-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Absorbing phase transitions in systems with mediated interactions
周期性剪切胶体悬浮液或软非晶态固体的实验显示从可逆到不可逆的粒子运动的转变，当频闪分析时，被解释为具有无限多个吸收状态的吸收相变。在这些系统中，存在由流体动力学或弹性介导的相互作用，导致被动区域受到附近主动区域的影响。我们表明，介导的相互作用诱导一个新的普遍性类的吸收相变，不同的保守定向渗流，我们得到相应的临界指数。我们这样做的大规模数值模拟的极小模型的频闪动力学的剪切软材料，并推导出最小场的理论描述。
2021-05-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reversibility, Chaos, and Attractors in Periodically Sheared Elastic Filaments
University of Perugia（佩鲁贾大学）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所国际理论科学中心）；PMMH-ESPCI, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等物理化工学院国立科学研究中央机构索邦大学巴黎西岱大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究通过实验和模拟揭示了周期性剪切下弹性纤维的不可逆动力学及吸引子跳跃现象，为软物质系统在时间依赖流中的设计与控制提供新视角。
2026-01-02 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Nontrivial rheological exponents in sheared yield stress fluids
在这项工作中，我们讨论了可能的物理起源的非平凡指数在低，但有限的驱动速率的软材料的非热流变学。在我们的方案中的一个关键因素是存在一个自洽的机械噪声，源于空间叠加的长程弹性响应局部塑性变形区域。我们研究分析的平均场模型，在该模型中，这种机械噪声是由应力扩散项耦合到塑性活动。在此描述中，我们展示了如何依赖的剪切模量和/或剪切速率上的局部弛豫时间引入校正通常的平均场预测，关于指数1/2的赫歇尔-Bulkley型流变响应。平均场图像的这一特征，然后示出相对于结构紊乱和局部应力的部分松弛是鲁棒的。我们测试这一预测数值上的介观晶格模型，明确实现了远程弹性响应本地化的剪切变换，我们得出结论，我们的方案可能会在流变实验中进行测试。
2017-07-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Making soft solids flow: microscopic bursts and conga lines in jammed emulsions
众所周知，如果剪切力超过其屈服应力，被卡住的软材料就会流动--想想涂在面包上的蛋黄酱--但对这个看似简单的过程的完整微观描述还没有出现。仍然难以捉摸的是解释宏观流动的微观框架，该框架来自对组成软材料的液滴或颗粒的动力学的3D空间分辨分析。通过结合共焦流变学实验的压缩乳液和数值模拟，我们解开的主要微观流动机制的强烈影响所施加的变形率。当剪切速度快，小的协调簇的液滴集体移动，在康加线，而在低速率的流量出现从液滴重排，相关的大域的爆发。这些区域表现出复杂的时空相关模式，反映了嵌入在堵塞的材料的长范围的弹性。这些结果确定了剪切软固体内微观重排的三维结构，揭示了这些结构的特征形状和动力学强烈地取决于外部剪切的速率。
2016-08-07 cond-mat.soft
Convective Flows in Sheared Packings of Spherical Particles
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究院）；Heinrich Heine Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Saarland University（萨尔兰大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；University of Northern Iowa（北爱荷华大学）
研究揭示了在球形颗粒堆中剪切应力下持续对流现象，发现系统几何形状对二次流动形成至关重要，可能对地质和工业应用有影响。
2025-12-24 cond-mat.soft
Avalanche dynamics in sheared athermal particle packings occurs via localized bursts predicted by unstable linear response
在施加的剪切应变下，颗粒状和无定形材料通过颗粒重排而变形，颗粒重排可以是小的并且局部化或组织成跨越系统的雪崩。虽然准静态剪切下的雪崩的统计特性得到了很好的研究，雪崩过程中的动态没有。在剪切软球的数值模拟中，我们发现，雪崩可以分解成突发的本地化变形，我们确定使用持久的同源性方法的扩展。我们还研究了雪崩过程中不稳定系统的线性响应，表明在这种事件中，本征值动力学是非常复杂的，最不稳定的本征向量是一个很差的预测雪崩动力学。相反，我们修改现有的工具，确定本地化的激发在稳定的系统，并将它们应用到这些不稳定的系统与非正定海森，量化雪崩过程中的这种激发的演变。我们发现，在雪崩的局部化变形的爆发几乎总是发生在本地化的激发确定使用的线性光谱。这些新工具将提供一个改进的框架，用于验证和扩展中尺度弹塑性模型，这些模型通常用于解释玻璃和颗粒物质中的雪崩统计。
2022-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mechanical Responses and Stress Fluctuations of a Supercooled Liquid in a Sheared Non-Equilibrium State
定常剪切流可以将过冷液体驱动到非平衡态。采用分子动力学模拟方法，研究了由软球组成的过冷液体模型在稳态剪切流和振荡剪切应变作用下的非平衡力学响应。我们发现，即使在强烈剪切的情况下，过冷液体表现出令人惊讶的各向同性响应的振荡剪切应变施加在三个不同的组件的应变张量。基于这种各向同性的特征，我们成功地构建了一个简单的双模麦克斯韦模型，该模型可以捕获存储和损耗模量的关键特征，即使对于高度非平衡态也是如此。此外，我们研究了剪切应力波动的关联函数，它也表现出各向同性松弛行为的剪切非平衡情况。与各向同性特征相反，过冷液体另外在其对剪切应力波动的响应和其相关性方面表现出各向异性。利用本构方程（一个双模式麦克斯韦模型），我们证明了各向异性的响应是由振荡应变和驱动剪切流之间的耦合。我们用有效温度测量了这种违反的程度。结果表明，有效温度是显着不同的组件之间，这表明，一个简单的标量映射，如一个有效温度的概念，过度简化的剪切流下的过冷液体的真实性质。了解响应和波动中各向同性和各向异性的机制将有助于更好地理解FDT的这些违反，以及对有效温度概念的某些相应修改。
2012-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic cascade drives tumbling in sheared colloidal rod suspensions
Georgetown University（乔治城大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究揭示了在剪切胶体棒悬浮液中，液流相互作用通过级联效应促进翻滚现象，挑战了传统假设，并为胶体棒的本构模型提供了新的视角。
2026-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multiscale stress dynamics in sheared liquid foams revealed by tomo-rheoscopy
Lund University（隆德大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；ENS de Lyon, Université de Lyon（里昂高等师范学校，里昂大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国大学学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
通过体层流变学研究液态泡沫，揭示了多尺度应力动态及拓扑变化的普遍尺度行为，阐明了无序材料宏观弹性塑性行为的成因。
2024-11-15 cond-mat.soft
Nonequilibrium dynamics and fluctuation-dissipation relation in a sheared fluid
用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones混合物在简单剪切流中的非平衡动力学行为。研究的温度范围涵盖了液体，过冷和玻璃态，而剪切速率涵盖了线性和非线性的流变学制度。结果可以解释的非平衡，示意模式耦合理论的背景下，最近开发的，这使得该理论适用于广泛的软玻璃材料。首先研究了粘度的行为。在非线性区域，得到强剪切稀化。研究了中间散射函数的标度性质。在这种非平衡状态下，因式分解和时间叠加的标准“模式耦合特性”成立。在剪切流中，波动耗散关系以与理论预测非常相似的方式被违反，允许定义流体的慢模式的有效温度Teff。Teff的温度和剪切速率的依赖性进行了研究，使用密度波动作为一个观察。Teff的可观察的依赖性也进行了研究。许多不同的观测量被发现，导致相同的值Teff，建议几个实验程序来访问Teff。有人提出，大质量的示踪粒子可能起到“有效温度计”的作用。当示踪剂的爱因斯坦频率变得小于流体的弛豫时间的倒数时，非平衡均分定理成立。这最后一个结果提供了强有力的支持Teff的热力学解释，并使它在实验上可以在一个非常直接的方式。
2002-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Collisional Elasticity on the Bagnold Rheology of Sheared Frictionless Two Dimensional Disks
我们进行恒定体积模拟的稳态，剪切驱动流在一个简单的模型中的无热，双分散，软核，无摩擦的磁盘在两个维度上，使用的耗散法，引起Bagnoldian流变学。专注于小应变速率限制，我们映射出的流变行为作为一个功能的颗粒包装分数$ϕ$和参数$Q$，测量二进制粒子碰撞的弹性。我们发现一个$Q^*(ϕ)$，标志着明确的交叉，从一个区域的特点强非弹性碰撞，$Q<Q^*$，到一个区域的特点弱非弹性碰撞，$Q>Q^*$，并给出证据，$Q^*(ϕ)$发散为$ϕ\toϕ_J$，剪切驱动的干扰过渡。因此，我们得出结论，在任何值的$Q$的干扰过渡行为一样的强非弹性的情况下，提供一个是足够接近$ϕ_J$。我们进一步描述了强非弹性与弱非弹性区域中碰撞的不同性质，并将我们的结果改写为硬颗粒物质讨论中常用的组成方程形式。
2017-02-19 cond-mat.soft
Ratio of effective temperature to pressure controls the mobility of sheared hard spheres
使用分子动力学模拟，我们计算了稳定剪切硬球的波动和响应在很宽的范围内的填充分数$ϕ$和剪切应变率$γ$，使用两种不同的方法来耗散能量。一个很好的近似，剪切应力和密度波动相关的响应函数由一个单一的有效温度$T_{eff}$是等于或大于动力学温度$T_{kin}$。我们发现在弛豫时间$τ$和无量纲有效温度$T_{eff}/pσ^3$之间的关系中存在交叉，其中$p$是压力，$σ$是球直径。在固体响应区域，固定填充分数下的行为满足$τγ\propto \exp(-cpσ^3/T_{eff})$，其中$c$弱依赖于$ϕ$，表明平均局部屈服应变以与剪切转变区理论一致的方式由有效温度控制。在流体响应状态下，弛豫时间取决于$T_{eff}/pσ^3$，因为它取决于平衡状态下的$T_{kin}/pσ^3$。该状态包括其中$T_{eff} ~ T_{kin}$的近平衡条件和其中$T_{eff} \ne T_{kin}$的远离平衡条件。我们讨论了我们的结果与软排斥相互作用的系统的影响。
2011-10-28 cond-mat.soft
Impact of Softness of Particles on Rheology of Dilute Granular Gases
我们数值和理论研究如何影响剪切稀颗粒气体的流变性的颗粒的柔软性。我们发现，动力学理论预测的流动曲线偏离Bagnold标度，它的工作在一定的剪切速率下，当我们与模拟结果进行比较。还发现，在此剪切速率以上没有理论解，这是因为由于非弹性碰撞的能量损失不能与剪切的能量注入平衡。
2021-05-20 cond-mat.soft
A two-scale model for sheared fault gouge: Competition between macroscopic disorder and local viscoplasticity
我们开发了一个模型，剪切断层泥层，占在滑动过程中的晶粒接触的局部温度升高。我们使用剪切转变区（STZ）理论，统计热力学理论，描述不可逆的宏观塑性形变由于局部重排的凿颗粒。我们使用一维热扩散方程跟踪晶粒接触处的温度演化。在低温下，粗糙体的强度受到流动强度的限制，正如位错蠕变模型所预测的那样。在高温下，晶粒的一些成分可能熔化，导致粗糙度强度降低。我们的模型预测的对数速率依赖的稳态剪切应力在准静态政权。在密相流区，由于颗粒界面处的热软化效应，摩擦强度随滑移率的增大而迅速降低。应变率阶跃后的瞬态响应包括直接效应和随动演化效应，这两种效应都依赖于速度阶跃的大小和方向。除了摩擦热之外，能量预算还包括一个额外的能量汇，代表增加局部无序所消耗的外部功的一部分。该模型将断层泥层的低速和高速摩擦响应联系起来，并为地震破裂的多尺度建模提供了一个重要的组成部分，增强了同震弱化。
2014-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Shear banding, discontinuous shear thickening, and rheological phase transitions in athermally sheared frictionless disks
我们报告的数值模拟的简单模型的无热，bidisperse，软核，大量的磁盘在两个维度上，作为一个功能的包装分数$ϕ$，非弹性的碰撞测量的参数$Q$，并施加均匀的剪切应变率$\dotγ$。我们的粒子有接触相互作用，包括正常定向的弹性排斥和粘性耗散，以及切向定向的粘性耗散，但没有粒子间的库仑摩擦。在$(ϕ,Q)$平面上绘制小$\dotγ$的相图，发现从Bagnoldian流变区域到Newton流变区域存在一个尖锐的一阶流变相变，并表明系统在堵塞时总是Newton的.我们认为粒子的旋转运动，并证明了至关重要的旋转和平移自由度之间的耦合在小$Q$（强非弹性碰撞）的相结构。在小$Q$，我们表明，在增加$\dotγ$，尖锐的Bagnoldian牛顿过渡成为一个共存区域的有限宽度的$(ϕ,\dotγ)$平面，与共存的Bagnoldian和牛顿剪切带。通过在固定的$ϕ$下增加$\dotγ$穿过这个共存区域，我们发现如果$\dotγ$变化太快，系统无法松弛到对应于$\dotγ$瞬时值的剪切带稳态，则会导致不连续的剪切增稠。
2017-06-12 cond-mat.soft
Pressure Distribution and Critical Exponent in Statically Jammed and Shear-Driven Frictionless Disks
我们数值研究的全球压力分布，发现在合奏的静态堵塞和准静态剪切系统的双分散，无摩擦，磁盘在固定的包装分数$ϕ$在二维。我们使用这些分布来解决当$ϕ$增加到阻塞点$ϕ_J$，$p\sim |ϕ- ϕ_J|^y$以上时压力如何增加的问题。对于静态堵塞的合奏，我们的结果是一致的指数$y$简单地涉及到粒子间的软核相互作用的幂律。然而，对于剪切系统，$y$的值与先前在流变学模拟中发现的非平凡值一致。
2013-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Influence of boundary conditions on yielding in a soft glassy material
在两种不同的边界条件下，在1mm的间隙内研究了剪切Laponite悬浮液的屈服行为。无滑移条件下，确保使用粗糙的墙壁，导致剪切局部化已经报道在各种软玻璃材料。当使用光滑几何形状允许表观壁滑移时，样品被示出破碎成宏观固体块，其被周围的流化材料缓慢侵蚀直到整个样品为流体的点。边界条件对屈服的这种剧烈影响表明，存在某种宏观特征长度，这种特征长度可能与剪切作用下堵塞材料的协同效应有关。
2009-01-06 cond-mat.soft
Minimal cyclic behavior in sheared amorphous solids
本研究通过灵敏算法识别剪切下堵塞堆积中相互抵消的重排对，发现其周期性循环行为持续至最小应变，揭示了滞后量与能量及位移的关系，并表明重排核心与交互无明确界限，为无定形固体达到极限循环提供见解。
2025-04-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Critical scaling of diffusion coefficients and size of rigid clusters of soft athermal particles under shear
Research Alliance Center for Mathematical Sciences, Tohoku University（东北大学数学科学研究联盟中心）；Department of Physics, Nagoya University（名古屋大学物理系）
研究剪切下软无热颗粒刚性簇的自扩散系数和关联长度，发现接近阻尼转变密度时流曲线可折叠，扩散系数与关联长度和应变率成正比。
2020-03-10 cond-mat.soft
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Spatial Structure and Correlations
本文采用数值模拟的方法研究了无热、无摩擦、软核二维球柱在固定体积和固定应变率$\dotγ$下受均匀稳态简单剪切驱动的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出了具有牛顿流变学的非布朗悬浮液中的流动的简单模型。我们研究了剪切系统的空间结构，并计算了速度、粒子密度、粒子序参量和粒子角速度的关联函数。密度、阶数和角速度的相关性在干扰以下和干扰以上都是短程的。我们比较了系统的大小单分散颗粒的大小双分散颗粒的系统，并认为如何在空间秩序的差异，因为包装的增加，导致在全球范围内的序参量的差异。我们认为剪切的效果，最初良好有序的配置，并表明，在许多情况下，剪切行为破坏的顺序，导致相同的稳态合奏时，发现从随机初始配置。
2020-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A microscopic view of the yielding transition in concentrated emulsions
我们使用一个自定义的剪切细胞耦合到一个光学显微镜调查在颗粒水平的屈服过渡在浓缩乳液进行振荡剪切变形。通过在几个体积分数的样品上进行持续数千次循环的实验，并针对各种施加的应变振幅，我们获得了屈服过渡的全面的微观图像。我们发现，不可逆的颗粒运动急剧增加超过依赖于临界应变的体积分数，这被认为是在接近协议的应变超过流变学实验中探测的应力-应变关系显着偏离线性。剪切引起的动力学是非常不均匀的：静止的粒子与两个不同的群体的移动和“超移动”粒子共存。动态活动表现出空间和时间的相关性，与重组事件组织在突发的运动影响局部区域的样品。类比与其他剪切软材料和最近的工作在剪切复杂流体的不可逆性的转变进行了简要的讨论。
2014-03-18 cond-mat.soft
Slow coarsening in jammed athermal soft particle suspensions
我们模拟了一个密集堵塞，无热的排斥性软粒子浸在溶剂中的组件。从一个初始条件对应于淬火从高温开始，我们发现非平凡的缓慢动力学驱动的逐步释放存储的弹性能量，与均方根粒子速度衰减为幂律的时间与分数指数。这种衰减是伴随着存在的组装内的空间局部化和时间上间歇性的“热点”的非仿射变形，连接由远程漩涡中的速度场，让人联想到当地的塑性事件和远程弹性传播，已被深入研究的剪切非晶材料。热点的图案逐渐变粗，热点的大小和分离随着时间的推移缓慢增长，和相关的速度相关长度增加的次线性幂律。然而，在一幅强烈间歇性动态的整体图景中，每个单独的点都只是短暂存在的。
2019-08-08 cond-mat.soft
Finite deformations govern the anisotropic shear-induced area reduction of soft elastic contacts
涉及软材料的固体接触在机械工程或生物力学中是重要的。实验上，这种接触已被证明在剪切下显著收缩，这种效应通常使用粘附模型来解释。在这里，我们表明，与最近的高负荷实验的定量协议，可以得到，没有可调参数，使用非粘性模型，只要考虑到有限的变形。模型的分析揭示了剪切引起的面积减少的基本机制，局部接触提升是占主导地位的。我们证实实验的相关性，所有这些机制，通过跟踪剪切诱导的示踪剂插入靠近表面的光滑的弹性体球接触光滑的玻璃板的演变。我们的结果表明，在解释涉及软材料的各种剪切接触实验时，有限变形是粘附的替代方案。
2020-06-19 cond-mat.soft physics.class-ph
Supercooled Liquids under Shear: Computational Approach
本文对二维软核混合物模型进行了过冷态的分子动力学模拟。该混合物在静态下表现出缓慢的结构弛豫，然而，在剪切状态下，弛豫大大增强。即使在比结构弛豫速率快$10^3$倍的极强剪切下，在相干和非相干密度关联函数中也观察到令人惊讶的小的各向异性。目前的模拟结果符合最近发展的模式耦合理论在剪切的预测。
2003-11-20 cond-mat.soft
Behavior of pressure and viscosity at high densities for two-dimensional hard and soft granular materials
数值研究了二维剪切颗粒集合体中的压力和粘性。当从没有耗散的单分散硬盘系统开始并向（i）多分散，（ii）具有（iii）相当大的耗散的软颗粒系统移动时，压力和粘度的行为都是平稳地定性变化的。在单分散体系的刚性、弹性限度中，粘度与与$ϕ_η \simeq 0.7$的面积分数差近似成反比，但在$ϕ_η$处压力仍然有限。另一方面，在适度软的、耗散的和多分散的系统中，我们证实了最近的理论预测，即标度压力（除以动力学温度$T$）和标度粘度（除以$\sqrt{T}$）在相同的密度下发散，即，干扰转变点$ϕ_J > ϕ_η$，其指数分别为-2和-3。此外，我们观察到，干扰过渡的临界区域变得不可见的恢复系数接近统一，即消失耗散。为了理解这两种不同的预测之间的冲突的压力和粘度的发散，从软到硬的颗粒的过渡进行了详细的研究，并定义为各种时间尺度的比值的无量纲控制参数。我们引入了一个无量纲数，即耗散率和剪切速率的比率，它可以识别从非常硬的，即刚性磁盘的缩放到软的，干扰制度的缩放的交叉。
2010-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Asymmetric velocity correlations in shearing media
用剪切动力学方法模拟了零温下二维无摩擦软圆盘模型，研究了剪切系统中的各种不对称性。我们检查两个单粒子的属性，空间速度关联函数，和一个关联函数，旨在分离顺时针和逆时针旋转场彼此。在丰富和有趣的行为，我们发现，沿两个不同的对角线对应于压缩和膨胀，分别的速度相关性，几乎是相同的，而且，在关联函数的功能之一是直接相关的不可逆塑性事件。
2010-05-11 cond-mat.soft
Residual stress in athermal soft disordered solids: insights from microscopic and mesoscale models
在软的非晶材料中，大的剪切变形之后的剪切停止导致具有残余剪切应力的结构。这些状态的起源和材料内局部剪应力的分布还没有很好的理解，尽管它的重要性，在材料性能的变化和随之而来的应用。在这项工作中，我们使用分子动力学模拟的模型致密的非布朗软非晶材料探测非平凡松弛过程中的残余应力状态。我们发现，类似于热玻璃，剪切速率的增加之前的剪切停止导致较低的残余应力状态。我们合理化我们的研究结果使用细观弹塑性描述，明确包括一个长期的弹性响应局部剪切变换。我们发现，流动停止后的初始应力松弛确实取决于预剪切应力状态，但最终的残余应力主要是由新激活的塑性事件发生在松弛过程中。我们简化的粗粒度的描述不仅可以捕捉残余应力状态的现象，而且合理化的改变材料的性质，探测使用小和大的变形协议应用到放松的材料。
2021-08-29 cond-mat.soft
On the relevance of disorder in athermal amorphous materials under shear
我们表明，至少在平均场水平上，剪切非晶介质中的结构无序的影响是非常不同的，这取决于其基本动力学的热或非热性质。我们首先介绍一个玩具模型，明确包括两种类型的噪声（热与非热）。在这个解释框架内，我们认为，平均场非热动力学可以解释为所谓的H{é}braud-Lequeux（HL）模型，其中的机械噪声明确源于剪切介质中的塑性活动。然后，我们表明，列入结构紊乱，通过分布的屈服能垒，有没有定性的影响，在HL模型，而这样的障碍是已知的运动学导致有限的宏观屈服应力在其他平均场的描述，如软玻璃流变模型的关键成分之一。我们的结论是，统计机制在发挥在出现的宏观屈服应力，在低剪切速率下，一个复杂的静态动力学，是不同的热和非热非晶系统。
2015-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear zones in granular mixtures of hard and soft particles with high and low friction
针对硬软摩擦特性不同的颗粒混合物剪切区更宽的实验现象，通过离散元模拟揭示颗粒间摩擦和弹性模量对剪切带特性的共同调控作用及摩擦对应力响应的强影响，深化了剪切带形成的微力学认识。
2023-11-06 cond-mat.soft
Origin of slow earthquake statistics in low-friction soft granular shear
Department of Earth and Space Science, The University of Osaka（大阪大学地球空间科学系）
本研究通过实验表明，低摩擦软颗粒剪切导致慢地震统计，其特征与水热条件下断层材料的粘滑行为一致。
2025-12-01 cond-mat.soft physics.geo-ph
The glass transition of two-dimensional binary soft disk mixtures with large size ratios
我们在二维模拟二进制软盘系统，并研究如何动态变慢的面积分数增加对玻璃化转变。“脆弱性”量化了弛豫时间尺度依赖于面积分数的敏感程度，并且脆弱性强烈依赖于混合物的组成。我们确认了先前的结果，具有相似尺寸的颗粒混合物，其中形成小结晶区域的能力与脆性相关。然而，对于粒径比大于1.4的混合物，我们发现，脆性与结构有序性无关，而是与大颗粒的空间分布有关。大颗粒的运动速度比小颗粒慢，并作为限制“墙”，减缓附近小颗粒的运动。这些限制结构的重新排列决定了动力学不均匀性的寿命，也就是说，局部区域表现出异常快或慢的行为有多长时间。限域效应的强度与玻璃体系的脆性有关，也影响玻璃体系的老化行为。
2010-08-26 cond-mat.soft
Incorporating Shear into Stochastic Eulerian Lagrangian Methods for Rheological Studies of Complex Fluids and Soft Materials
我们开发的计算方法，将剪切波动的流体力学方法。我们的动机是复杂流体和软材料的流变响应。我们的方法是基于连续随机流体动力学方程，受到剪切边界条件上的单位周期细胞的方式类似于分子动力学的Lees-Edwards条件。我们的方法始终考虑到微观结构弹性力学，流体-结构流体动力学耦合，和热波动。对于实际模拟，我们开发了有效的随机场生成处理剪切广义周期性边界条件的数值方法。结果表明，我们的数值方法与涨落耗散平衡和近平衡统计力学是一致的。作为实践中的示范，我们提出了几个原型流变响应研究。这些包括（i）聚合物流体的剪切稀化，（ii）聚合脂质囊泡的振荡响应的复合模量，和（iii）凝胶状材料在剪切下的老化。
2022-12-20 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Wall slip and bulk yielding in soft particle suspensions
我们模拟了一个密集的非热悬浮液的软颗粒之间的硬壁剪切的规定粗糙度的轮廓，使用的方法，充分考虑到流体力学的溶剂之间的颗粒，颗粒和壁之间，以及固体力学的颗粒形状的变化。因此，我们捕捉到广泛观察到的现象的弹性流体动力学壁滑移，其中的软颗粒在剪切变形和电梯远离壁轻微，留下一个薄的润滑溶剂层的高剪切。对于施加的应力低于材料的体积屈服应力，我们表明所观察到的壁滑移是由这个薄的溶剂层。在较高的应力，它是由一个额外的贡献所产生的前几层的颗粒附近的壁的fluidation增加。通过系统地改变壁的粗糙度，我们量化了随着壁粗糙度的增加而抑制滑移。对于光滑的壁，滑动从根本上改变了稳态整体流动曲线的剪切应力作为剪切速率的函数，通过赋予一个分支的表观（滑动诱导）流，甚至为$σ<σ_y$，如实验所见。我们还阐明了滑动的动态屈服后，施加一个恒定的剪切应力的影响，表征批量屈服出现的时间尺度，并在该滑移第一套。
2021-02-13 cond-mat.soft
Orthogonal Superposition Rheometry of soft core-shell microgels
University of Crete（克里特大学）；IESL/FORTH Heraklion（赫拉克利翁基础与应用研究学院/希腊研究院）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Wageningen（瓦赫宁根大学）
本研究利用正交叠加流变法探讨了软核壳微胶束在玻璃态与阻塞态之间的流动机制，揭示了剪切诱导结构松弛与微观失效机制的关系，并通过实验验证了Kramers-Kronig关系的应用。
2026-02-05 cond-mat.soft
Dynamical heterogeneity in soft particle suspensions under shear
我们提出了实验测量的动力学不均匀性在一个致密的系统中的微凝胶球，剪切在不同的速率和在不同的包装分数在一个微流体通道，并可视化与高速数字视频显微镜。一个四点的动态磁化率推导出视频相关性，并发现表现出一个峰值，增长的高度和转移到更长的时间，从两个不同的方向接近的干扰过渡。特别地，发现颗粒尺寸均方根相对位移的时间按比例缩放为$τ^* \sim (\dot γΔϕ^4)^{-1}$，其中$\dotγ$是应变速率，$Δϕ=|ϕ-ϕ_c|$是与随机紧密堆积体积分数的距离。从磁化率峰高推导出动力学不均匀性中的典型粒子数，并发现其尺度为$n^* \sim (\dot γΔϕ^4)^{-0.3}$。指数不确定性小于10%。我们强调，在填充分数高于和低于$ϕ_c$时发现相同的幂律行为。因此，我们的研究结果大大扩展了以前的观察$n^* \sim \dotγ^{-0.3}$颗粒堆流在固定包装低于$ϕ_c$。此外，隐含的结果$n^*\sim (τ^*)^{0.3}$比较以及与预期的模式耦合理论和先前的观察驱动颗粒系统。
2011-03-11 cond-mat.soft
Steady-state rheology and structure of soft hybrid mixtures of liquid crystals and magnetic nanoparticles
使用非平衡态分子动力学模拟，我们研究了一个模型的混合物的液晶（LC）和偶极软球（DSS）代表磁性纳米粒子的流变学。使用Lees-Edwards周期性边界条件，以不同的剪切速率剪切散装各向同性LC-DSS混合物。研究了不同偶极偶联强度（$λ$）的DSS体系的稳态流变性能以及剪切对体系微观结构的影响。我们发现，在大的剪切速率下，混合物表现出剪切稀化行为的所有考虑值的$λ$。在$λ$的低和中间值下，随着施加的剪切速率的增加，观察到从牛顿行为到非牛顿行为的交叉。相反，对于大的$λ$值，在所考虑的剪切速率范围内未观察到这种交叉。而且，非牛顿状态的程度随着$λ$的增加而增加。这些特征可以通过剪切引起的微观结构变化来理解。特别是，液晶显示剪切诱导的各向同性到的剪切速率与剪切速率依赖程度的剪切有序的过渡。的DSS显示剪切诱导的有序仅为大值的$λ$，其中的颗粒自组装成链。此外，在大$λ$和低剪切速率下，我们的模拟表明DSS形成铁磁畴。
2019-10-18 cond-mat.soft
Wall slip across the jamming transition of soft thermoresponsive particles
悬浮液的流动经常受到壁滑移的影响，即由于存在润滑层，边界附近的流体速度$v_{f}$不同于壁速度$v_{w}$。虽然滑移速度$v_s=\vert v_{f}-v_{w}\vert$稳健地与稀悬浮液中壁处的应力$σ$成线性比例，但是关于在本体中剪切的较致密悬浮液没有共识，对于该较致密悬浮液，滑移速度已经被报道成比例为$v_s\proptoσ^p$，其中指数$p$不一致地在0和2之间变化。在这里，我们专注于悬浮液的软温敏颗粒，并表明$v_s$实际上规模作为幂律的粘性应力$σ-σ_c$，其中$σ_c$表示的屈服应力的散装材料。通过调整整个干扰过渡的温度，我们进一步证明，这种缩放适用于大范围的包装分数$ϕ$的两侧的干扰点和指数$p$不断增加与$ϕ$，从$p=1$的情况下，稀悬浮液的$p=2$堵塞组件。这些结果使我们能够成功地重新访问不一致的数据，从文献中，并铺平了道路，连续描述壁滑移以上和以下堵塞。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear-induced reaction-limited aggregation kinetics of Brownian particles at arbitrary concentrations
剪切浓悬浮液中相互作用布朗粒子的聚集是胶体和软物质科学中的一个重要问题。此外，它作为一个模型，以了解在体内发生的生物化学反应，其中拥挤和剪切发挥重要作用。我们提出了一个有效的介质方法内的Smoluchowski方程与剪切，它允许一个计算遇到动力学通过一个势垒剪切下在任意胶体浓度。在简单剪切流中的模型胶体系统上的实验支持所考虑的范围内的模型的有效性。通过将Kramers的速率理论推广到集体流体动力学的存在下，我们的模型解释了增加胶体浓度时剪切诱导的反应限制聚集动力学的显着增加。
2010-04-13 cond-mat.soft
Plane shear flows of frictionless spheres: Kinetic theory and 3D soft-sphere discrete element method simulations
我们使用现有的三维离散元模拟简单的剪切流的球体，以评估接触，使动力学理论正确预测的压力和剪切应力的径向分布函数，不同的值的碰撞恢复恢复系数。然后，我们进行3D离散元模拟的平面流动的无摩擦，非弹性的球体，剪切壁之间的凹凸不平的粘合颗粒在一个规则的阵列，在固定的平均体积分数和壁之间的距离。数值模拟的结果被用来推导适当的边界条件的情况下，大，小颠簸。然后，利用这些边界条件对扩展动力学理论的微分方程进行数值积分，其中在耗散率的表达式中考虑了体积分数大于0.49时分子混沌假设的打破。我们表明，扩展动力学理论是非常好的协议与数值模拟，即使恢复系数低至0.50。当颠簸增加时，我们观察到一些流动的颗粒被卡在壁球之间的间隙中。因此，壁比预期的耗散性更强，并且流动类似于简单的剪切流，即，体积分数和颗粒温度相当恒定的流动。
2014-06-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adhesion in soft contacts is minimum beyond a critical shear displacement
研究弹性体球体与刚性板软接触的粘附力，发现预剪切会显著降低脱粘力，当剪切位移超过临界值（约10%整体滑动位移）时，脱粘力降至初始值的10%-15%并保持恒定。
2023-10-09 cond-mat.soft
Effect of Pre-Shear and Dispersity on Crystallization of a Model Polymer with Soft Pair Interactions using Molecular Dynamics Simulations
University of Illinois, Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷恩格工程学院）
研究通过分子动力学模拟探讨了预剪切和分散性对聚合物结晶的影响，发现短链加入长链熔体可提高结晶度10%并加快初始生长速率，而预剪切对结晶度和生长速率影响有限，仅在单分散熔体中显著。
2026-04-13 cond-mat.soft
Yielding versus random organization: convex absorbing transitions in soft matter
Univ. Grenoble-Alpes, CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、LIPhy实验室）
比较广义随机组织模型和弹塑性模型，发现两者均呈现凸吸收相变（β>1），源于长程相互作用导致的非局域活动产生，并随相互作用衰减指数α从凹过渡到凸转变。
2026-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic Interactions of Cells
软材料中的生物细胞可以建模为各向异性力收缩偶极子。相应的弹性相互作用势是长程的（$\sim 1/r^3$与距离$r$），并敏感地依赖于弹性常数，几何形状和细胞取向。在弹性基板上，弹性相互作用是类似的电四极杆在两个维度和致密的系统导致聚集与人字形顺序上的细胞尺度。有限尺寸样品的自由表面和固定表面分别引入吸引和排斥修正，它们在宏观尺度上变化。我们的理论预测细胞在拉伸弹性基板上的重新取向。
2002-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.CB
Slow fatigue and highly delayed yielding via shear banding in oscillatory shear
本文在热弹塑性模型和软玻璃流变学模型中研究循环剪切非晶材料的屈服动力学，发现缓慢积累的应变不均匀性会引发以剪切带形式出现的突然灾难性屈服，并详细表征了失效前循环数对应变幅度、温度和退火程度的依赖关系。
2024-03-27 cond-mat.soft
The vortex-driven dynamics of droplets within droplets
了解流体-结构相互作用对于软质介观材料的优化设计和制造至关重要。多核乳液是一类由可变形的油-水双液滴（核）的簇构型组装而成的软流体，其通常用作用于实现生物技术中感兴趣的装置（例如药物递送、组织工程和再生医学）的构建块。在这里，我们研究的物理多核乳液在微流体通道中流动，并报告了令人惊讶的丰富的各种驱动的非平衡态（NES），其形成是由偶极流体涡触发的剪切结构的流动载体内的微通道的数值证据。所观察到的动态制度的范围从长寿命的NES在低核心面积分数，其特征在于由行星状运动的内部滴，在高核心面积分数，其中一个前混沌运动的结果从多体碰撞的内部滴，结合自洽的流体动力学相互作用的短命的。准混乱行为的开始以核心从一个漩涡到另一个漩涡的转变为标志，我们将这一过程解释为系统通过填充空隙来最大化其熵的表现，因为空隙在胶囊内动态出现。
2021-01-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Random organization criticality with long-range hydrodynamic interactions
Univ. Grenoble-Alpes, CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，LIPhy）；Service de Physique de l’État Condensé, CNRS UMR 3680, CEA-Saclay（凝聚态物理服务处，法国国家科学研究中心联合研究单位3680，萨克雷原子能委员会）
本文推广了随机组织模型(ROM)以包含长程流体动力学相互作用，发现临界性质随相互作用衰减指数连续变化，转变变为凸型，涨落从发散转为消失，超均匀性消失。
2025-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
