Surfactant micelles: model systems for flow instabilities of complex fluids
复杂流体如乳液、胶体凝胶、聚合物或表面活性剂溶液的特征都在于存在“微观结构”，其可以在实验中容易探测的时间尺度上耦合到外部流动。流动和微观结构之间的这种耦合通常导致在对应于极小雷诺数的相对弱剪切流下的不稳定性。蠕虫状胶束表面活性剂的解决方案出现的模型系统，研究两个例子，这种不稳定性，即剪切带和弹性不稳定性。专注于一个semidilute样品，我们表明，二维超快超声成像允许彻底调查不稳定的剪切带胶束流。在稳定状态下，径向和方位角速度分量恢复和揭示了原来的结构内的弹性不稳定的高剪切速率带的旋涡流。此外，由于前所未有的高达20，000 fps的帧速率，可以解决瞬态和快速动态问题，这为更好地理解弹性湍流铺平了道路。
2013-07-20 cond-mat.soft
Geometric scaling of purely-elastic flow instabilities
我们提出了一个综合的实验，数值和理论研究的几何缩放的纯弹性流动不稳定性的蛇形通道的发病。实验之间获得了良好的定性一致性，使用稀溶液的柔性聚合物在微流体装置，和二维数值模拟，使用UCM模型。结果证实了一个简单的理论分析，根据无量纲标准提出的Pakdel-McKinley的发病纯弹性不稳定。
2011-09-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonlinear elasticity of incompatible surface growth
表面生长是从细胞增殖到增材制造的许多自然和人工过程的关键组成部分。在弹性系统中，表面生长通常伴随着几何不相容性的发展，导致残余应力并引发各种不稳定性。在最近的一篇论文（PRL，119，048001，2017）中，我们开发了一种不相容表面生长的线性弹性理论，该理论定量地将沉积协议与生长后的应力状态联系起来。在这里，我们扩展这种分析，以考虑物理和几何非线性的弹性固体。新的发展揭示了线性化理论的缺点，特别是，它无法描述运动学限制的表面生长和增长引起的弹性不稳定性。
2019-01-18 cond-mat.soft
Delayed instabilities in viscoelastic solids through a metric description
虽然确定一个无约束的弹性结构的稳定性是一个简单的任务，这不是粘弹性结构的情况。粘弹性结构的看似弹性稳定的构象可能会逐渐蠕变，直到失去稳定性，相反，蠕变并不一定意味着结构最终会变得不稳定。理解粘弹性结构的不稳定性需要更直观的描述粘弹性，以允许分析结果和定量预测。在这项工作中，我们提出了一个度量描述粘弹性的连续体的特点是随时间变化的参考长度相对于弹性应变测量。使用度量张量制定三维理论，我们能够预测哪些结构将表现出延迟不稳定性，由于粘弹性流动。我们还定量描述了粘弹性松弛在独立的结构，包括松弛导致没有明显的运动的情况下。我们证明了这些结果和动力的度量方法，阐明了微妙的机制，延迟不稳定的弹性体壳显示定量与实验测量。
2017-11-26 cond-mat.soft
Instabilities and Oscillations in Isotropic Active Gels
我们提出了一个通用配方的连续弹性的各向同性交联活性凝胶。凝胶由一个两组分模型组成的弹性网络耦合到渗透流体。活性由活性交联剂诱导，所述活性交联剂经历ATP活化循环并将力传递到网络。的开/关动力学的活性交联剂通过速率方程描述为未绑定和绑定电机。对于大的活动电机产生收缩不稳定的网络。在较小的活动值下，开/关电机动力学在网络上提供有效的惯性阻力，其对抗弹性回复力，导致自发振荡。我们的工作提供了一个连续的配方，统一了早期的肌肉肌节中的振荡微观模型和一个通用的框架，用于描述各向同性活性固体的大尺度特性。
2010-10-04 cond-mat.soft
Adhesion Induced Instabilities and Pattern Formation in Thin Films of Elastomers and Gels
流体静力学应力的软弹性膜通过经历形态不稳定性来规避所施加的约束，形态不稳定性的波长由膜的表面和弹性应变能的最小化决定。虽然对于单个膜，波长完全取决于其厚度，但协同能量最小化指示波长取决于两个接触膜的弹性模量和厚度。如果膜的表面张力与其弹性相比具有显著的影响，则波长还可以取决于膜的材料性质。当这样的限制膜受到一个不断增加的正常位移，形态图案演变成裂纹，这反过来又决定了粘接断裂行为的界面。虽然，在一般情况下，厚度提供了相关的长度尺度的基础上的著名的格里菲斯-肯德尔标准的剥离的刚性盘从一个有限的膜，它是修改非平凡的弹性毛细管数的超软膜。取决于限制的程度和外部应力的空间分布，液体系统中的正则不稳定模式的各种类似物也可以用薄的限制弹性膜再现。
2015-08-05 cond-mat.soft
Writhing and hockling instabilities in twisted elastic fibers
细长弹性纤维的屈曲和扭转是一个深入研究的领域。相对于固定端扭转的细长弹性杆将自发地形成环，或称为环，以减轻所产生的扭转应力。进一步的扭曲导致了原丝体的形成--纤维中的螺旋偏移随着额外的扭曲而延伸。在这里，我们使用一个理想化的，微米尺度的实验来调查的能量存储，并随后释放，由hockles和plectonemes，因为他们被拉开，在类似的力光谱研究的DNA和蛋白质折叠。咬合和解咬合中的滞后环告知了扭曲纤维结构中储存的能量。
2021-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Twisting instabilities in elastic ribbons with inhomogeneous pre-stress: a macroscopic analog of thermodynamic phase transition
该研究通过一维杆状模型揭示了非均匀预应力弹性带的扭转失稳机制，实现了与热力学相变类似的相分离和状态图，为理解复杂屈曲现象提供了宏观类比。
2023-09-05 cond-mat.soft
Crystal Instabilities and Elastic Responses of Metals under Extreme Strain Rates
尽管高阶应变梯度对固体弹性稳定性的作用研究取得了一些进展，但晶体高阶弹性不稳定性的物理本质，特别是在极端应变率下的晶体高阶弹性不稳定性，仍然是一个谜。本文在高阶唯象理论框架下，在连续介质和原子水平上建立了无限晶体的广义弹性失稳判据。所建立的失稳判据与经典的应变失稳判据，如修正的Born判据、Λ-判据以及Bardenfeld等人提出的高阶失稳判据具有一致性。结果表明，在非均匀应力状态下，修正的Born判据不如Λ-判据精确。与高阶准则不同的是，本文考虑了三阶位移梯度的贡献，从而再现了第一应变梯度理论中著名的符号悖论。通过对高阶唯象理论的微观理解，符号悖论得到了很好的澄清。最后，利用所建立的判据研究了单晶铜和单晶铝的弹性稳定性。所得结果可以很好地解释两种金属在斜坡压缩下弹性响应的奇异性。
2018-06-02 cond-mat.mes-hall 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
Elastocapillary Snapping: Capillarity Induces Snap-Through Instabilities in Small Elastic Beams
我们报告的毛细诱导弹性梁的抢购。我们表明，毫米大小的水滴轻轻地沉积在薄的屈曲聚合物条可能会引发弹性毛细单元通过不稳定性。我们从实验和理论上研究了这种现象的静态和动态，并进一步证明了抢购可以对抗重力，或由厘米大小的薄金属条上的肥皂泡引起。我们认为，这种现象是适合于小型化和设计一个冷凝诱导的剥离版本的实验涉及放置在蒸汽流中的亲水性条带。
2014-04-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling elastic instabilities in nematic elastomers
液晶弹性体是与液晶介晶共价键合的交联聚合物网络。在取向相，由于机械应变和取向有序之间的强耦合，这些材料显示与取向域的形成和演化相关的应变诱导的不稳定性。使用三维有限元弹性动力学模拟，我们调查这样的不稳定性，在单畴膜沿轴垂直的方向拉伸的条纹形成的发病。在我们的模拟中，我们观察到条纹域的形成与交替的方向旋转。该模型使我们能够探索的基本物理动态力学响应的弹性体，也提供了一个潜在的有用的计算工具，工程设备的应用。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear-thinning in dense colloidal suspensions and its effect on elastic instabilities: from the microscopic equations of motion to an approximation of the macroscopic rheology
在其玻璃化转变附近，致密的胶体悬浮液在实验时间尺度上获得弹性性质。我们调查的粘弹性流动不稳定性在弯曲的几何形状，这种材料的可能性。为此，我们首先提出了一个通用的策略，扩展第一性原理的方法的基础上，预测到慢变量（到目前为止，仅限于严格均匀流），以处理不均匀性。特别是，我们分离的平流的微观结构的流动，在起源的波动平流项，从内在动力学。由于所涉及的方程的复杂性，我们选择了一个急剧简化的理论，以建立其潜在的描述不稳定性。这些非常强的近似导致本构方程的白色Metzner类，其参数与实验测量的玻璃形成的胶体分散体的宏观流变学拟合。该模型适当占剪切稀化性能的分散体，但是，由于近似，描述是不完全定量的。最后，我们进行了线性稳定性分析的实验相关的圆柱形（泰勒-库埃特）的几何形状的流动，并提供证据表明，剪切变稀强烈稳定的流动，这可以解释为什么粘弹性不稳定性没有观察到稠密的胶体悬浮液。
2015-08-19 cond-mat.soft physics.class-ph
Oscillatory elastic instabilities in an extensional viscoelastic flow
已知稀聚合物溶液即使在流体惯性可忽略时也表现出纯弹性不稳定性。在这里，我们报告的定量证据的两个连续的振荡弹性不稳定性的伸长流动的稀聚合物溶液中实现的T形接头的几何形状与长循环腔。这里报告的主要结果是观察和表征的第一个过渡作为一个向前的Hopf分岔导致在一个均匀的振荡状态，由于打破时间平移不变性。这一意想不到的发现是在对比与以前的实验和数值模拟进行类似的范围内的$Wi$和$Re$号码，其中的forward fork分叉成一个稳定的不对称流由于打破空间反演对称性的报告。我们讨论了我们的研究结果和以前的研究，可以归因于长的再循环腔，其中的再循环腔的长度起着至关重要的作用，而不是空间反演的时间平移不变性的突破之间的合理差异。第二个过渡表现为通过时间非周期性的横向波动的染色和未染色的流体流之间的接口在通道交界处和平流下游的平均流量。两种不稳定性的特征在于流体排出速率和流出通道中染色和未染色流体流之间的界面的同时成像。
2015-10-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adhesion-induced fingering instabilities in thin elastic films under strain
在这项研究中，薄的弹性薄膜支撑在刚性基板上接触到一个球形玻璃压头。在接触时，粘合剂指状物以特征波长出现在接触片的周边。在接触开始之前，弹性膜也沿一个轴预应变，导致指状图案变得各向异性并与施加应变的轴对齐。这种从各向同性到各向异性图案化的过渡的特征在于定量和一个简单的模型来理解的各向异性的起源。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First integrals for elastic curves: twisting instabilities of helices
我们提出了一个变分的框架，适合于研究曲线的能量取决于他们的弯曲和扭曲的自由度。通过采用材料曲率来描述这种弹性形变模式，我们导出了曲线上力和力矩平衡的平衡方程。曲线上的力和力矩的守恒定律，源于能量的欧几里德不变性，允许我们获得平衡方程的第一积分。为了说明这个框架，我们应用它来确定各向同性和各向异性基尔霍夫弹性杆，其能量是二次的材料曲率的第一积分。我们用它们来分析微扰变形的螺旋线所造成的扭曲。我们研究了不可拉伸螺旋线上的三种扭曲不稳定性，其特征在于它们的波数，取决于它们的边界是固定的，沿径向位移或垂直于它。我们还微扰分析了弯曲各向异性对变形状态的影响，它引入了不同波数的变形模式之间的耦合。
2021-07-07 cond-mat.soft physics.class-ph
Wave-number lock-in in buckled elastic structures: an analogue to parametric instabilities
School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学工程与应用科学学院）；Department of Mathematics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院数学系）；Institut Jean Le Rond d’Alembert, CNRS UMR7190, Sorbonne Université（索邦大学让·勒朗·达朗贝尔研究所，CNRS联合研究单位7190）
研究探讨了在静态条件下弹性结构中出现的波数锁定现象，类似于动态系统中的参数不稳定性，通过模拟和实验揭示了压缩弹性条带在调制高度下表现出的准周期和周期屈曲模式的交替。
2025-09-01 cond-mat.soft math-ph math.MP
Critical slowing down in purely elastic `snap-through' instabilities
许多弹性结构都有两种可能的平衡态：从在突然的阵风中翻转的雨伞，到纳米机电开关、折纸图案和在翻转后跳跃的料斗弹出器。这些系统通常通过快速的“跳跃”从一种状态转换到另一种状态。快速通过允许植物逐渐存储弹性能量，然后突然释放它以产生快速运动，如捕蝇草。类似地，蜂鸟的喙在飞行中捕捉昆虫，而技术应用正在越来越多地利用捕捉不稳定性。在所有这些场景中，正是重复生成快速运动的能力赋予了快照其实用性。然而，对突变速度的估计表明，它应该比通常观察到的更快。在这里，我们详细研究了快速通过的动力学，表明即使没有耗散，动力学在接近快速通过过渡时也会减慢。这让人想起在临界现象中观察到的减速，并提供了这种现象的手持演示，以及在弹性双稳态应用中调整动态响应的新工具。
2017-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Helfrich-Hurault elastic instabilities driven by geometrical frustration
本文综述了Helfrich-Hurault弹性失稳在几何阻挫下的产生机制，重点分析球壳液晶中边界条件、拓扑约束和锚定条件对该失稳的影响，并指出其是周期性材料对几何阻挫的普遍响应。
2021-09-29 cond-mat.soft
Elastic wake instabilities in a creeping flow between two obstacles
它示出的通道流动的稀聚合物溶液之间的两个广泛间隔的圆柱体阻碍流动是一个重要的范例的无界流的情况下，其中的通道壁位于足够远离的圆柱体。在两个宽间距的圆柱体之间的蠕变粘弹性通道流的不稳定性的定量表征揭示了两个弹性驱动的过渡，这是与时间反演和镜像对称性的破坏：霍普夫和前向分叉描述的两个序参量$\mbox{v}_{rms}$和$\barω$，分别。我们建议，减少障碍物之间的归一化距离导致崩溃的两个分叉成余维2点，许多非平衡系统的情况一般。然而，惊人的和意想不到的结果是通过在粘弹性流动中保持流线曲率处增加涡长来发现涡量增长的机制，这与众所周知的通过聚合物添加剂抑制牛顿流动中的涡量形成鲜明对比。
2017-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Disarrangements and instabilities in 1D hyperelasticity
在目前的工作中，整体的非线性弹性行为的一维多模块化结构，包括可能的缺陷在离散（微观尺度）的水平，相对于拉伸和压缩施加的载荷。该模型是通过重复n个单元建立的，每个单元包括两个具有相等长度的刚性杆，通过逐点约束连接，能够弹性限制相对平移（滑块）和旋转（铰链）方面的运动。结构的力学响应是通过改变元素模量的数量n来分析的，以及在无限多个无穷小成分的极限情况下，根据（一阶）结构变形（SD）理论，该理论将任何连续体的变形解释为在宏观尺度上发生在其亚宏观元素水平上的几何变化的投影。通过这种方式，通过调整内部微观结构参数，拉伸屈曲和压缩载荷下的经典欧拉弹性力学产生了广泛的非线性弹性行为，作为所谓的连续极限的特殊情况，比如当n趋于1时。最后，通过绘制第一Piola-Kirchhoff应力与宏观拉伸的结果，它是第一次证明，这种基于SD的一维模型可以帮助用于概括一些标准的超弹性行为，另外考虑到不稳定现象和隐藏的缺陷。
2019-04-09 cond-mat.soft
Self-contact and instabilities in the anisotropic growth of elastic membranes
我们研究了在圆周方向生长的薄盘和环的形态。最近的分析结果表明，这种生长会产生对称的过量视锥细胞（e-视锥细胞）。我们研究了考虑自接触和弯曲应力的解的稳定性。我们发现，与以前的解析解中所假设的相反，在临界增长因子之外，没有对称的\textit{e}锥解是能量最小的。相反，我们得到的斜E-锥的解决方案具有较低的能量，其特征在于一个偏角和重复的螺旋缠绕与增长。这些结果被推广到具有不同厚度的圆盘和具有不同半径的孔的环。
2010-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pathways to Elastic Turbulence in Giant Micelles Through Curvature Ratios in Taylor-Couette Flow
该研究使用基准剪切带胶束体系，首次量化了流线曲率对流动不稳定性的影响，识别了通向弹性湍流的两种转变路径，构建了基于曲率比和 Weissenberg 数的通用状态图，并确定了弹性湍流发生的标度规律。
2025-09-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary Thinning of Elastic and Viscoelastic Threads: from Elastocapillarity to Phase Separation
粘弹性长丝的形成和失稳在许多工业和生物过程中是重要的。纤维不稳定性已被观察到的粘弹性流体，但最近也为软弹性固体。在这项工作中，我们解决的核心问题如何连接的粘弹性液体的软弹性固体的动力学行为。我们利用的生物聚合物材料的粘弹性可以在很大的范围内调整其pH值，并研究单轴拉伸变形的不稳定性和随之而来的不稳定性。与最近的理论一致，我们发现，由不稳定性决定的界面形状收敛到一个相同的相似性解决方案，低粘度粘弹性流体和高弹性凝胶。因此，我们在非常流动的材料和强弹性材料之间架起了桥梁。此外，我们提供了直接的证据，在晚些时候额外的灯丝不稳定性发生由于动态相分离。
2021-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometric scaling of elastic instabilities in the Taylor-Couette geometry: A theoretical, experimental and numerical study
我们研究了粘弹性Taylor-Couette不稳定性的曲率依赖性。的曲率半径改变了近十年，第一线性不稳定性的临界Weissenberg数的确定。实验进行了各种聚合物的解决方案和缩放的临界Weissenberg数的曲率对Pakdel-McKinley标准的预测进行了评估。我们重新审视的线性稳定性分析的基础上Oldroup-B模型，并发现，令人惊讶的是，实验观察到的缩放并没有明显恢复。我们将PTT模型纳入我们的分析，以再现我们的流体的流变行为，但仍然没有发现线性稳定性分析和实验之间的协议的本构方程的双模式模型。我们还证明，这一结论是不改变的惯性或粘性加热的存在。另一方面，Pakdel-McKinley准则与数据吻合得很好。
2018-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear-induced structures versus flow instabilities
泰勒-库埃特流的稀胶束系统已知产生剪切诱导的结构进行了研究，通过同时流变仪和超声成像。我们表明，流动不稳定性必须考虑到，因为雷诺数和Weissenberg数可能很大。在剪切诱导结构成核之前，流动可以是惯性不稳定的，但是一旦剪切诱导结构成核，流动的运动学就变得混乱，以一种让人想起在稀聚合物溶液中已知的惯性弹性湍流的模式。我们概述了流动不稳定性和流动诱导结构之间的相互作用的一般框架。
2013-09-27 cond-mat.soft
Shape instabilities driven by topological defects in nematic polymer networks
本研究提出数学框架，描述含中心拓扑缺陷的液晶网络片材在向列弹性、有序度变化与机械刚度相互作用下的面外变形及屈曲不稳定性。
2025-06-26 cond-mat.soft
Period fissioning and other instabilities of stressed elastic membranes
我们研究了当沿拉伸方向的平移对称性被破坏时，同时施加拉伸力和压缩力的弹性膜的形状。我们预测了大量的新的形态相在各种制度的2维参数空间$(ε,ν)$，定义了相关的机械和几何条件。这些参数分别是压缩与拉伸之间的比率和沿拉伸方向的波长对比度。特别是，我们的理论相关联的图案周期性的重复增加，最近观察到的褶皱膜漂浮在液体上，并受到毛细作用力，在政权（$ε\ll 1,ν\gg 1$）的张力是占主导地位的波长对比度是大的形态。
2009-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math-ph
Subcritical instabilities in plane Poiseuille flow of an Oldroyd-B fluid
最近，详细的实验粘弹性通道流提供了令人信服的证据，我们认为基于粘弹性库埃特流计算的非线性不稳定的情况。受这些实验的启发，我们扩展了以前的计算的情况下，粘弹性Poiffille流，使用Oldroillon-B本构模型。我们的研究结果证实，亚临界不稳定的情况是类似的两种类型的流，和非线性过渡发生的韦森伯格数略大于1。我们提供了详细的结果，我们的扩张的收敛和驱动不稳定的模式的空间结构。这也提供了洞察可能的相似之处的过渡到湍流的牛顿管流的机制。
2018-09-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Perspectives on viscoelastic flow instabilities and elastic turbulence
粘弹性流体是流变学复杂材料的常见子类，其在从生物学到聚合物加工的不同领域中遇到。由于弹性应力和粘性应力的非线性耦合，通常粘弹性流体的流动在普通牛顿流体稳定的情况下是不稳定的。也许更令人惊讶的是，不稳定性产生了具有湍流特征的流动--即使有效雷诺数可能是$O(1)$或更小。我们提供粘弹性流动不稳定性的观点，通过整合发言者在最近的国际研讨会上的投入：历史言论，流体和流动的表征，实验和模拟工具的讨论，以及现代的问题和困惑，激励进一步研究这个迷人的主题。这里的材料将是有用的研究人员和教育工作者一样，特别是随着这一主题继续在工程和科学的基本理解和应用的发展。
2021-08-22 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Inertio-elastic instability of non shear-banding wormlike micelles
众所周知，均质聚合物溶液表现出粘弹性流动不稳定性：当惯性可忽略时为纯弹性，否则为惯性弹性。最近，剪切带蠕虫状胶束溶液也被发现遵循类似的现象。在剪切带区，惯性通常可以忽略不计，因此只报道了纯弹性流动。在这里，我们调查一个非剪切带的解决方案，惯性变得显着，导致类似于稀聚合物溶液的惯性弹性制度的流型。我们发现，不稳定性如下的超临界分岔，我们调查的惯性弹性涡的结构，发展以上发病。
2013-11-28 cond-mat.soft
Hydrodynamic instabilities, waves and turbulence in spreading epithelia
我们提出了一个流体动力学模型的扩散上皮细胞单层极性粘性流体，与主动收缩和牵引的基板上。这两种作用力的组合产生不稳定性，导致非线性行波，其以取决于接触力的特征时间尺度在极性方向上传播。我们表明，粘性流体模型解释了各种观察上皮单层的缓慢动态，特别是那些以前被解释为签名的弹性。波的非弹性性质可以根据模型的简单预测进行测试。我们的理论框架提供了新的见解，如解释plithotaxis作为一个强大的流极性耦合的结果，和量化的集体力传输的细胞的非局部性的相互作用。此外，我们研究了这些波的非线性制度，推导出一个精确的模型映射到复杂的金斯堡-朗道方程，它提供了一个完整的分类可能的非线性情况。特别是，我们预测过渡到不同形式的弱湍流，这反过来又可以解释非常不稳定和不规则的动态经常观察到上皮细胞。
2017-05-01 cond-mat.soft
Instabilities in liquid crystal elastomers
稳定性是液晶弹性体研究的一个重要和富有成效的途径。在恒温下，当拉伸时，向列相体的均匀状态变得不稳定，并且在非常低的应力下产生交替的剪切条纹。此外，这些材料可以经历经典的机械效应，例如颈缩、空隙成核和空化以及膨胀不稳定性，这些都是从它们的聚合物网络继承的。我们研究了以下两个问题：第一，弹性体中的不稳定性与纯弹性固体中的不稳定性有何不同？第二，如果材料常数波动，这些现象如何改变？为了回答这些问题，我们提出了一个系统的研究中发生的不稳定性的双液晶弹性体，并检查的贡献的双组分和波动的模型参数，遵循概率定律。这种综合分析可能会导致更现实的估计随后的机械损伤的固体材料。
2021-03-02 cond-mat.soft
Elastic Instability Triggered Pattern Formation
最近的实验已经利用膜中的弹性不稳定性来创造复杂的图案。然而，这种结构的合理设计带来了许多挑战，因为它们是非线性弹性行为的产物。我们提出了一个简单的模型来确定这种模式的取向顺序，只使用线性弹性理论，正确地预测了几个实验的结果。图案的每个元素由位于晶格上的一点处的“位错偶极子”模拟，然后与系统中的所有其他偶极子弹性地相互作用。我们明确地考虑均匀压缩下的圆孔的正方形晶格的膜，并检查形态的变化，因为它是允许在指定的方向放松。
2009-02-20 cond-mat.soft
The micromechanics of nonlinear plastic modes
非线性塑性模式（NPMs）是集体位移，表示弹性固体中即将发生的塑性不稳定性。在这项工作中，我们制定的原子理论，描述了可逆的演变NPMs和它们相关的刚度下外部变形。NPMs的变形动力学相比，来自原子线性弹性理论，即不稳定的动力学矩阵的本征模和它们相关的本征值的类似的观测量。我们提出和解释的关键结果是，NPMs和外部变形下的不稳定本征模的动力学遵循不同的标度律的接近迫在眉睫的不稳定性。特别地，不稳定模式以奇异率变化，而NPM不表现出这种奇异性。因此，在塑性不稳定性下，NPM比不稳定本征模更早地收敛到它们共同的最终形式。NPMs和线性不稳定本征模式之间的这种动态差异强调了NPMs用于预测塑性不稳定性的轨迹和几何形状的有用性，与它们的线性弹性对应物相比。
2016-03-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity and Plasticity in Stiff and Flexible Oligomeric Glasses
在本文中，我们专注于低聚物玻璃（蜡）的机械性能，采用微观模型，提供，通过数值模拟，信息有关的剪切模量的这种材料，通过塑性不稳定性的故障机制和低聚物本身的几何响应的机械载荷。我们提出了一个微观理论，解释了数值观察到的现象，包括剪切模量和塑性不稳定性的精确理论，本地和系统跨越。此外，我们提出了一个模型来解释的几何变化的寡聚链下增加应变。
2014-07-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Instabilities govern the low-frequency vibrational spectrum of amorphous solids
本研究揭示边界条件诱导的不稳定性是非晶固体低频振动模式幂律标度指数存在争议的核心原因，识别出两类弹性分支并明确其不同的VDoS标度规律，提出两种极限行为，解释了相关实验差异。
2024-12-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Elastic instabilities in a layered cerebral cortex: A revised axonal tension model for cortex folding
我们将大脑皮层的弹性建模为一种分层材料，在平面和极几何形状中，沿着层的弯曲能量和层之间的弹性能量。皮层也受到来自下面白质的轴突的牵引。在临界阈值力以上，“平坦”皮质配置变得不稳定并且出现周期性波动，即发生屈曲不稳定。这些起伏确实可能引发皮层的褶皱。我们确定解析的临界力和波动的临界波长。这两个量都是生理相关值。我们的模型是皮质折叠轴突张力模型的修订版本，我们的版本考虑到皮质的分层结构。此外，我们的模型与另一个竞争模型皮质折叠，即差分生长诱导屈曲模型。对于极几何，我们研究了大脑大小与临界力和波长之间的关系，以了解为什么小老鼠的大脑没有褶皱，而较大的人类大脑却有。最后，可以基于临界波长来估计皮质的弯曲刚度常数。
2014-12-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.NC
Finite wavelength surface-tension driven instabilities in soft solids, including instability in a cylindrical channel through an elastic solid
我们部署线性稳定性分析，以找到阈值波长（$λ$）和表面张力（$γ$）的瑞利-高原型“蠕动”不稳定性在不可压缩的neo-Hookean固体在一个范围内的圆柱形几何半径$R_0$。首先，我们考虑一个固体圆柱体，并恢复众所周知的，无限波长不稳定性的$γ\ge6 μR_0$，其中$μ$是固体的剪切模量。其次，我们考虑体积守恒（例如\流体填充和密封的）圆柱形腔穿过无限固体，并证明了$γ\ge 2 μR_0$的无限波长不稳定性。第三，我们考虑了一个固体圆柱嵌入一个不同的无限固体，并发现了一个有限波长的不稳定性与$λ\propto R_0$，在表面张力$γ\propto μR_0$，其中常数依赖于两个固体的模量比。最后，我们考虑一个空的圆柱形通道（或充满可排出的流体）通过一个无限的固体，并找到一个不稳定性与有限波长，$λ\approx2 R_0$，$γ\ge 2.543... μR_0$。使用有限应变数值，我们表明这样的通道跳跃在不稳定的高度蠕动状态，可能会沉淀它的堵塞或故障。我们认为，有限的波长是通用的弹性毛细不稳定性，与简单的圆柱体的无限波长是例外，而不是规则。
2016-07-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Curvature-driven instabilities in thin active shells
自发的材料形状变化，例如膨胀、生长或热膨胀，可用于触发薄壳中的显著弹性不稳定性。这些不稳定性起源于壳体的优选的外在曲率和内在曲率之间的几何不相容性，这可以通过分别穿过厚度和平面内的主动变形来修改。在这里，我们解决了这种不稳定性的最简单的可能模型，它假设壳是浅的，薄到足以弯曲，但不拉伸，并受到均匀的首选曲率。我们分别考虑高斯曲率为零、正、负的情况。我们识别出两种类型的超临界对称性破缺失稳，其中壳体的主曲率自发地分别破缺离散上下对称性和连续平面各向同性。这些然后被反转不稳定性和旋转不稳定性增强，反转不稳定性中，壳在上/下对称性破缺状态之间亚临界地跳跃，旋转不稳定性中，曲率在各向同性破缺状态之间旋转90度而不释放能量。每种不稳定性都有一个与厚度无关的阈值，用于与高斯曲率的平方根成比例的优选非本征曲率。最后，我们表明，各向同性破坏不稳定性的阈值是相同的深球冠，最近发表的数据吻合得很好。
2022-04-15 cond-mat.soft
Asymptotic bifurcation solutions for compressions of a clamped nonlinearly elastic rectangle: transition region and barrelling to a corner-like profile
许多作者研究了端部有润滑条件下弹性矩形体单轴压缩的屈曲和桶形失稳。然而，在实践中，由于摩擦，很难实现这样的条件。在这里，我们研究了一个二维非线性弹性矩形在固支条件下的压缩。
2009-03-23 cond-mat.soft physics.class-ph
Hydrodynamic instabilities in active cholesteric liquid crystals
本文描述了在胆甾相液晶中引入主方向沿局域指向矢的主动应力的基本性质和结果。螺旋基态被发现是线性不稳定的拉伸应力，没有阈值的限制，在无限大的系统尺寸，而收缩应力的流体动力学屏蔽的弹性给一个有限的阈值。这是证实数值和非线性后果的不稳定性，在伸展和收缩的情况下，进行了研究。我们还考虑了与缺陷相关的应力在pitch（$λ$线），并显示如何几何形状附近的缺陷产生阈值的流动，让人想起那些在活动向列相的缺陷。在大的可扩展活动$λ$线是自发创建的，并可以形成由恒定的活动流维持的稳态模式。
2017-01-18 cond-mat.soft
Topological instabilities of spherical vesicles
在Helfrich弹性膜理论和微分几何的框架内，我们研究了球形囊泡对双气泡可能的不稳定性。我们发现，不仅温度，而且磁场可以诱导球形囊泡和双气泡之间的拓扑结构的转变，并提供了一个平衡形状的相图。
2009-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Euler buckling on curved surfaces
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗分子细胞生物学与遗传学研究所）
研究了曲面上不可伸长弹性线的屈曲行为，发现临界力为零并揭示了新的屈曲后不稳定性，为理解生物形态形成提供了基础。
2025-03-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Oscillatory and tip-splitting instabilities in 2D dynamic fracture: The roles of intrinsic material length and time scales
最近的理论和计算的进展导致了前所未有的理解在二维动态断裂的破环不稳定性。在这一进展的核心在于识别两个内在的，近裂纹尖端的长度尺度-一个非线性弹性长度尺度$\ell$和耗散长度尺度$ξ$ -不存在于经典的裂纹理论。特别是，它已被证明，在一个高的传播速度$v$，在2D脆性材料的裂纹经历振荡不稳定性，其波长与$\ell$线性变化，并在更高的传播速度和更大的负载水平，尖端分裂不稳定性出现，都与实验一致。在本文中，使用相场模型的脆性断裂，我们证明了以下性质的振荡不稳定性：（i）它也存在于近端的弹性非线性的情况下，即在极限$\ell\!\to\!0$，与耗散长度尺度$ξ$确定的波长。这一结果表明，不稳定的关键取决于存在的内在长度尺度与断裂附近的裂纹尖端的线性弹性，独立于后者是否涉及到非线性弹性或耗散。(ii)这是一个超临界的Hopf分岔，其特征是在开始时振荡幅度消失。(iii)它在很大程度上独立于由耗散时间尺度控制的断裂能$Γ(v)$。这些结果证实了二维超高速裂纹振荡失稳的普遍性。此外，我们提供的证据表明，超高速尖端分裂的不稳定性是由裂纹尖端区域内的弹性能量传输的限制率。最后，我们详细描述了所采用的相场断裂方法的数值实现方案。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Lid-driven cavity flow of viscoelastic liquids
盖驱动空腔流动是验证新的数值方法和技术的一个著名的基准问题。在实验和数值研究与粘弹性流体在这种盖驱动流，纯弹性不稳定性已被证明，甚至出现在非常低的雷诺数。有限体积粘弹性代码，使用的对数构象配方，在这项工作中使用的探索粘弹性的影响，在二维盖驱动腔的外观这样的不稳定性为宽范围的纵横比（0.125 <高度/长度< 4.0），在不同的德博拉数下的蠕变流动条件下，并了解盖速度的正则化的影响。粘弹性的影响的稳态结果和弹性不稳定性的发病的临界条件进行了描述，并与实验结果进行比较。
2016-03-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tunable wrinkling of thin nematic liquid crystal elastomer sheets
薄弹性板的不稳定性，如褶皱，从基本观点来看，也因为它们在工程应用中的潜力而引起广泛的兴趣。向列型液晶弹性体提供了一种新的形式，通过直接耦合微观自由度，从定向有序的棒状分子，和宏观应变之间的控制这些不稳定性。利用标准的降维方法，建立了弹性体薄板的板理论。然后，我们应用这一理论的皱纹的形成，由于压缩的弹性或流体基板上的一张薄的液晶弹性体的研究。我们发现缩放的褶皱波长的材料参数和所施加的压缩。褶皱的波长被发现是非单调的压缩应变，由于存在的双折射。最后，由于软模式，皱纹出现的临界应力可能比各向同性弹性体高得多，并且非常重要地取决于弹性体的制备方式。
2019-06-24 cond-mat.soft
Fingering instabilities of a reactive micellar interface
我们提出了一个实验研究的指状图案在Hele-Shaw细胞，发生时，凝胶状材料形成在阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵）和有机盐（水杨酸）的水溶液之间的界面，两种解决方案，已知形成一个高度弹性的蠕虫状胶束流体均匀混合时。观察到各种指进不稳定性，这取决于前端的速度（注入速率），以及流体注入到其中。我们发现了一种非限制性固定或波浪形手指的状态，其中似乎在不存在边界壁的情况下发生宽度选择，这与萨夫曼-泰勒实验不同。定性地说，我们的一些观察结果与冷却熔岩流或生长生物膜的不稳定性有共同的机制。
2007-06-05 cond-mat.soft nlin.PS
Harnessing elastic instabilities for enhanced mixing and reaction kinetics in porous media
Princeton University（普林斯顿大学）
通过添加柔性聚合物引发弹性不稳定性，有效增强多孔介质中溶质混合与反应动力学，实现混合效率提升和反应速率增强。
2023-11-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft nlin.CD
Mechanics of invagination and folding: hybridized instabilities when one soft tissue grows on another
我们通过一个基本模型，该模型由一个软增长的新胡克弹性层粘附到一个深的弹性基板的软分层固体的差异生长引起的折叠。由于层/基板的模量比是从上述统一向零变化，我们发现第一个过渡，从超临界平滑折叠，然后由尖谷直接亚临界尖折叠，然后另一个超临界尖折叠。超过阈值的高振幅折叠间距收敛到约四层厚度的许多模量比。在三维的不稳定性引起了各种各样的形态，包括几乎退化的锯齿形和三重结图案，可以共存时，层和基板具有可比的柔软度。我们的研究统一了这些结果，为生物学中发现的复杂多样的折叠形态提供了理解，包括肠绒毛的Z字形前体，以及哺乳动物皮层中的无序的折叠和三重连接。
2015-08-24 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Instabilities and geometry of growing tissues
我们推导出一个课程粒度，连续模型的二维顶点模型，适用于不同的底层几何形状，并允许分析，否则数值模型的分析。使用几何方法和平衡统计力学，我们计算组织内的机械和动力学不稳定性，以及它们对不同变量的依赖性，包括活动和无序。最值得注意的是，组织的响应取决于组织中存在的机械残余应力。因此，即使是自由生长的组织也可能表现出取决于食物消耗的生长不稳定性。利用这个几何模型，我们可以很容易地区分一个生长的、流动的组织的弹性和塑性。
2021-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Morphological instability of an invasive active-passive interface
School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学生物工程与应用科学学院）；Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院机械工程系）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Department of Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University（哈佛大学生物与进化生物学系）
研究揭示了侵入性活性-被动界面的形态不稳定性机制，并通过理论模型和模拟验证了其控制可能性。
2026-02-10 cond-mat.soft q-bio.TO
Live Soap: Order, Fluctuations and Instabilities in Active Smectics
我们构建了一个嘈杂的，非极性的活性smectics，在散装悬浮液或基板上的流体动力学理论。我们的预测包括：d = 2维的准长程近晶有序和d = 3维的长程近晶有序，将以前发表的结果扩展到所有动力学区域;在d = 2维的高浓度和低浓度下，Kosterlitz-无规熔化为活性的近晶有序;平行于层的非零秒声速;近晶弹性对巨数涨落的抑制;体收缩近晶中自发波动和流动的不稳定性;层间距的不稳定性，可能是振荡的，足够大的可扩展的主动应力。
2012-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Transition in elastic Dean flow: the centre-mode versus hoop-stress pathways
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫勒高级科学研究中心）
研究揭示了弹性Dean流中环向应力模式与中心模式的稳定性差异，探讨了弹性湍流的可能起因。
2025-12-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
