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
Robustness of avalanche dynamics in sheared amorphous solids as probed by transverse diffusion
使用数值模拟,我们进行了广泛的有限尺寸分析的横向扩散系数在剪切的2D非晶态固体,在很宽的应变率范围内,在温度高达过冷液体制度。因此,我们获得直接的定性证据的持久性之间的相关性基本塑料事件的玻璃化转变温度$T_g$附近。数据的定量分析,结合先前的研究$T$ -和$\dotγ$ -依赖的宏观应力\cite{ChattorajCaroliLemaitre2010},导致我们得出结论,平均雪崩大小基本上不受温度高达$T\sim0.75 T_g$。
2011-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Free energy of sheared colloidal glasses
我们开发了一个自由能框架来描述玻璃对外加应力的响应。与晶体不同,对于晶体,自由能随着由于仿射位移引起的应变而二次增加,对于玻璃,非平衡自由能由于非仿射位移和耗散的复杂相互作用而降低。我们直接在应变胶体玻璃中测量自由能,并使用平均场论将其与仿射位移和非仿射位移联系起来。由于剪切引起的结构连通性损失,非仿射位移随着施加的剪切而增长。我们的平均场模型允许第一次解开复杂的贡献,仿射和非仿射位移和耗散的瞬态变形的玻璃。
2015-05-25 cond-mat.soft
Criticality in sheared, disordered solids. II. Correlations in avalanche dynamics
无序固体响应准静态剪切与间歇性雪崩的塑性活动,一个例子,在许多非平衡临界系统中观察到的爆裂噪音。无序固体内的活动的时间功率谱由三个不同的域:一个新的幂律上升与频率在低频表示的双线性关系,在中频的白噪声,和在高频的幂律衰减。随着应变率的增加,白噪声区域缩小并最终消失,因为有限应变率限制了雪崩的最大尺寸。一个新的应变率和系统尺寸相关的标度理论推导出的功率谱在准静态和有限应变率制度。这个理论验证过阻尼的二维和三维分子动力学模拟的数据。我们确定了重要的指数在屈服过渡,包括动态指数$z$,它涉及的雪崩的大小,其持续时间,雪崩的分形维数,和指数表征的分歧与应变率的相关性。结果是一个单一的雪崩和多个雪崩之间的时间相关性。
2021-04-09 cond-mat.soft
Avalanches in the athermal quasistatic limit of sheared amorphous solids: an atomistic perspective
本文研究了模型非晶态固体在缓慢非热变形极限下屈服相变的统计性质。塑性流动通过弹性加载的交替阶段发生,其间以集体雪崩的形式出现快速耗散事件。我们调查他们的表征,通过能量与应力下降,并在多个阶段的变形,从而揭示了变化的空间范围的雪崩和程度的应力相关性变形的进展。我们表明,统计的应力和能量下降,只有成为可比的大事件中的稳定流制度。的屈服过渡的临界指数的结果进行了讨论的背景下,以前的研究类似的类型,揭示模型玻璃和制备历史的影响。
2021-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamically Correlated Region in Sheared Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering
利用原位小角中子散射研究了剪切作用下扩展作用荷电胶体玻璃的微观变形机制,发现了一个动态关联区(DCR)。这个短暂的区域提供了抵抗由外部变形所施加的构型重排的能力,如在剪切稀化制度中DCR的尺寸的演变和在低和中等剪切速率下由DCR维持的局部应力与来自流变学测量的宏观应力之间的定量一致性所证明的。这一发现表明,DCR是一个重要的量,在微观上解决流动和变形行为的强相互作用的胶体。
2017-09-21 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
Avalanches in active glasses with finite persistence
研究发现具有有限持久性的活性玻璃系统中崩塌的统计特性,揭示了活动性对崩塌规模的影响及应变驱动与活动驱动之间的过渡。
2025-11-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The yielding transition in periodically sheared binary glasses at finite temperature
采用非平衡分子动力学模拟研究了通过瞬时淬火制备的三维二元玻璃在玻璃转变过程中的动力学行为。我们发现,随着应变振幅增加到一个临界值,势能接近较低的最小值在稳态下,而剪切应力振荡的振幅变得更大。下面的屈服过渡,储能模量占主导地位的机械响应,并在连续的周期的势能的逐渐衰减是伴随着大的非仿射位移的瞬态原子簇的大小减少。相比之下,在屈服应变以上,损耗模量增加,并且由于在多个瞬态循环之后形成跨越系统的剪切带,系统稳定在较高水平的势能。
2018-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural relaxation affecting shear transformation avalanches in metallic glasses
雪崩行为,其特征在于幂律统计和结构弛豫,其导致非晶塑性中的剪切局部化,在决定非晶金属固体的机械性能(即,金属玻璃)。然而,它们之间的相互依存关系仍未得到充分理解。为了研究结构弛豫对基元雪崩行为的影响,我们采用分子动力学模拟方法,对金属玻璃的剪切变形进行了模拟,模拟中采用了两种典型的金属玻璃模型,分别是弛豫程度较低(淬火态)的玻璃和弛豫程度较好(时效态)的玻璃,这两种模型分别表现出相对均匀的变形和剪切带状的非均匀变形.从这两个玻璃模型获得的基本雪崩的数据遵循相同的幂律统计与不同的最大事件大小,以及放松玻璃显示剪切本地化。评估的空间关联函数的非仿射平方位移的原子在每个基本雪崩事件,我们观察到的形状的基本雪崩区域中的放松玻璃往往是各向异性的,而那些在较不放松的玻璃是相对各向同性的。此外,我们表明,在雪崩传播的方向出现的时间聚类,以及放松玻璃模型中存在的各向异性和雪崩大小之间的相当大的相关性。
2020-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The effect of inertia on sheared disordered solids: Critical scaling of avalanches in two and three dimensions
采用变阻尼的分子动力学模拟研究了在无热准静态极限下惯性和空间维度对剪切无序固体的影响。在所有情况下,雪崩大小的分布遵循幂律超过至少三个数量级的耗散能量或应力降。标度指数是使用有限尺寸标度来确定的,用于具有数千到数百万个粒子的系统。三个不同的普适性类被确定对应于过阻尼和欠阻尼的限制,以及一个交叉阻尼,分离两个政权。对于每个普适类,描述雪崩分布的指数在二维和三维中是相同的。塑性损伤的空间范围与雪崩中耗散的能量成正比。在惯性很重要的欠阻尼极限下,两者随系统尺寸的增加而迅速上升。惯性也降低了系统采样的结构的平均能量,并导致像在单个断层的地震分布中看到的那样的大事件过多。剪切过程中的应力值的分布随系统尺寸的增加而变窄至零,并且可以提供关于实验系统中的元素事件的尺寸的有用信息。对于过阻尼和交叉系统,应力变化与系统尺寸的平方根成反比。对于欠阻尼系统,变化由最大事件的大小决定。
2015-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Long-range strain correlations in sheared colloidal glasses
玻璃在实验时间尺度上表现得像固体,因为它们的弛豫很慢。增长的动态长度尺度,由于合作运动的粒子被认为是核心,这种缓慢的反应。然而,对于静止的玻璃,合作重排区域的大小从未被观察到超过几个颗粒直径,并且作为弹性固体的签名的长程相关性的观察仍然是难以捉摸的。在这里,我们提供了直接的实验证据的长程相关性在一个致密的胶体玻璃的变形。通过施加外部应力,我们迫使结构重排,使玻璃流动,我们确定长程相关的微观应变的波动,并阐明其缩放和空间对称性。所施加的剪切诱导的过渡从均匀到非均匀流在临界剪切速率,我们调查的应变相关性在这个过渡中的作用。
2011-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evolution of the pore size distribution in sheared binary glasses
采用分子动力学模拟研究了二元玻璃在稳态剪切作用下的力学性能和多孔结构。通过在恒定体积下热淬火至远低于玻璃化转变的温度来制备模型玻璃体系统。静态样品的特征在于相对窄的孔径分布,其平均尺寸在较低的玻璃密度下较大。我们发现,在线性制度的变形,剪切模量是一个很强的功能的孔隙度,和个别孔成为轻微拉伸,而它们的结构拓扑结构保持不受影响。相比之下,随着应变的进一步增加,剪切应力饱和到密度依赖性平台值,这伴随着孔聚结和逐渐发展的更宽的孔径分布,在大的长度尺度上具有离散的一组峰。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bulk Metallic Glasses Deform via Slip Avalanches
非弹性变形的金属玻璃发生通过滑动事件与雪崩动力学类似的地震。对于第一次在这些材料中,测量已经获得了足够高的时间分辨率,以提取指数和比例函数,描述的性质,统计和动态的滑移根据一个简单的平均场模型。这些滑移源于剪切带中的局部变形。平均场模型将滑移过程描述为剪切转变区(STZ)中原子重排的雪崩。小滑移显示预测的幂律缩放,并对应于有限的传播的剪切前,而大滑移与均匀剪切无约束剪切带。之间的协议的模型和数据跨多个独立的措施的滑移统计和动力学提供了令人信服的证据STZ的滑动雪崩的基本机制,在金属玻璃中的非均匀变形。
2013-12-21 cond-mat.soft physics.geo-ph
Criticality in sheared, disordered solids. I. Rate effects in stress and diffusion
利用分子动力学模拟研究了二维和三维二元Lennard-Jones玻璃在剪切无序固体中的速率效应。在准静态(QS)制度,系统表现出临界行为:雪崩的大小是幂律分布的最大截止发散与增加系统的大小$L$。随着应变速率的增加,系统远离临界屈服点,平均流变应力以应变速率的幂函数形式增加,其指数为$1/β$,即Herschel-Bulkley指数。有限尺寸标度崩溃被用来测量$β$以及表征相关长度的发散的指数$ν$。每个粒子的应力和动能随应变经历波动,其比例为$L^{-d/2}$。由于系统中最大的雪崩按$L^α$缩放,这意味着$α< d/2$。粒子扩散速率在饱和之前以速率递减的幂函数形式发散。扩散的标度理论推导出使用QS雪崩率分布和推广到有限应变率制度。该理论用于不同系统尺寸的塌陷曲线,并确认$β/ν$。
2021-04-09 cond-mat.soft
Avalanche properties at the yielding transition: from externally deformed glasses to active systems
该研究通过软粒子准静态数值模拟,对比被动与主动形变场景下的屈服雪崩特性,发现雪崩分布指数具普适性,流动曲线差异或源于雪崩传播的动力学效应。
2023-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Driving rate dependence of avalanche statistics and shapes at the yielding transition
研究了非热剪切无序材料中塑性雪崩引起的应力时间序列。使用基于粒子的模拟和介观弹塑性模型,我们分析的应力降持续时间和尺寸分布的大小和剪切速率的依赖性,连同它们的平均时间形状。我们发现临界指数不同的平均场的预测,和一个明确的不对称的个人雪崩。我们探测的比例关系的速率依赖性的动态,我们报告了一个交叉对强驱动的平均场结果。
2015-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slip avalanches in metallic glasses and granular matter reveal universal dynamics
材料变形的普适性是非常有趣的:如果存在普适的标度关系,它将以一种与材料无关的方式弥合从微观变形到宏观响应的差距。虽然变形纳米柱,大块金属玻璃和颗粒材料的力统计与平均场预测最近的协议支持普遍的标度关系的想法,在这里,我们第一次证明,普遍性超出了统计,并适用于滑移动力学。通过严格比较两个非常不同的系统,大块金属玻璃和粒状材料的统计和动力学的力量波动,我们清楚地建立了一个材料独立的普遍制度的变形。我们通过实验验证了预测的普遍尺度函数的时间演化的个人雪崩,并表明,无论是滑移统计和动力学是普遍的,即独立的尺度和细节的材料结构和相互作用。这些结果是重要的跨尺度和材料结构的实验结果在一个单一的变形理论。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural relaxation and delayed yielding in cyclically sheared Cu-Zr metallic glasses
本文利用分子动力学模拟研究了循环剪切下Cu-Zr金属玻璃的结构弛豫与屈服转变,发现低幅值加载使势能对数衰减,临界幅值下玻璃经瞬态退火后通过形成剪切带屈服。
2024-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermal Fluctuation Driven Structural Relaxation in Undeformed Glasses: Unraveling the Evolution of Mechanical Stability
该研究通过分析热涨落诱导的未变形玻璃中的雪崩事件,揭示了系统软化机制,并提出广义应变转变区(GSTZ)概念,为统一描述力学变形与热驱动玻璃的弹塑性响应奠定基础。
2025-09-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Avalanche criticality emerges by thermal fluctuation in a quiescent glass
本文通过分子模拟发现快速淬火后玻璃系统热弛豫中存在雪崩临界性,指出粒子重排是临界的,且该现象与剪切非晶固体雪崩同源但指数不同,提出将玻璃视为热驱动弹塑性材料以理解玻璃转变点以下的老化等动力学。
2024-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Propagating irreversibility fronts in cyclically-sheared suspensions
本研究以循环剪切非布朗悬浮液模型为对象,观测到可逆-不可逆相之间的弥散传播锋面,证实该类弥散界面在不可压缩相近临界点时普遍存在。
2021-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intermittent relaxation and avalanches in extremely persistent active matter
本文通过数值模拟研究极强持续活性致密自推进粒子的间歇弛豫,揭示弹性与塑性事件统计及动态促进,并与受剪非晶固体比较。
2023-06-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From ultra-fast growth to avalanche growth in devitrifying glasses
本研究通过类排斥硬球玻璃模拟发现,玻璃制备方案决定反玻璃化的晶体生长模式,常规玻璃呈快速生长模式,均匀玻璃呈界面局域的类雪崩生长,为玻璃化转变下的快速晶体生长提供了解释。
2023-08-29 cond-mat.soft
Scale Separation of Shear-induced Criticality in Glasses
本文研究玻璃在剪切稳态下的屈服临界性,发现响应和涨落由不同临界关联长度控制,尺度分离源于弹性传播屏蔽,且影响取决于微观耗散机制。
2023-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanches in the Random Organization Model with long-range 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)
研究了具有长程相互作用的随机组织模型中雪崩的动力学,发现雪崩尺寸呈幂律分布,并通过改变指数α改变雪崩的空间结构。
2026-03-19 cond-mat.soft
Hysteretic response to different modes of ramping an external field in sparse and dense Ising spin glasses
本文研究伊辛自旋玻璃在不同外部场斜坡模式下的滞回响应,发现常规协议有系统尺寸依赖,并比较三种速率模式,在晶格自旋玻璃的N无关模式中观察到逾渗转变,对组合优化有启示。
2024-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Evolution of displacements and strains in sheared amorphous solids
通过计算机模拟研究了二维Lennard-Jones玻璃在剪切应变作用下的局部变形。均方位移和均方应变都随着测量它们的应变间隔$Δγ$的长度线性增加。然而,位移的增加并不代表单粒子扩散。滑移线的位移具有长程空间相关性,滑移线的振幅与颗粒尺寸相当。还观察到对系统大小的强烈依赖。位移和应变的概率分布是非常不同的。对于小的$Δγ$,位移分布具有平台,随后是指数尾部。当$Δγ$增加到约0.03时,分布变为高斯分布。应变分布由与弹性区域相关的尖锐中心峰和与塑性区域相关的长指数尾组成。后者持续到研究的最大$Δγ$。
2008-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Slow stretched-exponential and fast compressed-exponential relaxation from local event dynamics
我们提出了一个原子模型的相关粒子动力学在液体和玻璃预测慢拉伸指数松弛(SER)和快速压缩指数松弛(CER)。该模型是基于弹性相互作用的局部弛豫事件的关键概念。SER是有关的局部弛豫事件的动力学的结果,这种相互作用的放缓,而CER是有关的雪崩样的动力学在低温玻璃态。该模型预测的SER和CER实验上看到的温度依赖性,并恢复简单的,德拜,在高温下的指数衰减。最后,我们重现SER CER交叉最近在金属玻璃中观察到的玻璃化转变。
2021-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A model for approximately stretched-exponential relaxation with continuously varying stretching exponents
玻璃中的弛豫通常近似为拉伸指数形式:$f(t) = A \exp [-(t/τ)^β]$。在这里,我们表明,Corté等人[Nature Phys. 4,420(2008)]开发的剪切非布朗悬浮液模型中的弛豫可以很好地近似为拉伸指数,其指数$β$取决于应变幅度:$0.25 < β< 1$。在一个一维版本的模型中,我们展示了如何放松起源于初始粒子配置的密度波动。我们的分析是在良好的协议与数值模拟,并揭示了一个功能形式的放松,是不同的,但很好地近似,拉伸指数函数。
2017-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activity-Induced Annealing leads to Ductile-to-Brittle Transition in Amorphous Solids
本文提出利用自驱动活性退火制备非晶玻璃,通过调控退火协议实现单轴拉伸下从韧性到脆性的失效模式转变,并揭示了样品几何形状对剪切带形成的影响,建立了活性驱动与剪切驱动玻璃之间的对应关系。
2023-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analysis of landscape hierarchy during coarsening and aging in Ising spin glasses
我们使用记录动力学(RD),被称为“老化”的无处不在的弛豫现象的粗粒度描述,作为一种诊断工具,以找到区分伊辛自旋模型和铁磁体的能量景观的普遍特征。根据RD的说法,淬火后的非平衡系统依赖于随机产生一系列不可逆的记录大小的事件(地震或雪崩)的波动,这些事件允许系统在复杂的分层能量景观中逃离亚稳态的更高障碍。一旦这些记录事件允许系统克服这些障碍,系统就会通过跌入以下稍微更稳定的亚稳态而放松。在这个框架内,可以清楚地区分伊辛铁磁体的粗化动力学和自旋玻璃的老化,它们通常被归为同一类别。为此,我们通过改变铁磁与反铁磁键的混合物$p$,从玻璃态(各50%)到出现明显铁磁行为的任何地方,在自旋玻璃和铁磁之间进行插值。记录事件的积累随着时间的对数增长,在玻璃制度,在一个尖锐的过渡到铁磁制度,这种激活饱和迅速在特定的混合物。我们证明了立方晶格上的爱德华-安德森模型以及Sherrington-Kirkpatrick(平均场)自旋玻璃的这种效应。虽然这种转变与先前观察到的零温度平衡转变相吻合,但后者的转变尚未被描述。
2021-01-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft