Experimental and Numerical Verification of Anomalous Screening Theory in Granular Matter
机械屏蔽的概念广泛应用于固态系统。例子包括晶体材料中的缺陷成核、弯曲晶体中的疤痕和褶皱、强烈限制的薄片中的褶皱以及生物组织中的细胞重排。现有的理论，这种筛选通常包含一个关键的成分，这是存在一个有序的参考状态，相对于筛选元素成核释放应力。相比之下，无定形材料，其中一个独特的参考状态不存在，然而，表现出塑性事件，作为屏蔽几何电荷与机械响应的显着影响。在最近的一篇论文[Phys.Rev.E104，024904]中提出，非晶态固体中的机械应变可以通过形成低或高密度的塑性事件而被弱或强地屏蔽。在低密度下，屏蔽效应让人想起偶极子在介电常数中的作用，只是重新归一化弹性模量。高密度屏蔽的效果没有直接的静电模拟，并且预期会定性地改变机械响应，例如在位移场中所见。在实验和模拟的基础上，我们表明，在颗粒物质，强屏蔽的结果显着偏离弹性理论。理论分析表明，摩擦颗粒非晶组装体存在一个突现的固有长度尺度，实验测量和数值模拟结果吻合较好，为新的连续介质理论提供了有力的支持.
2022-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Thawed Matrix method for computing Local Mechanical Properties of Amorphous Solids
提出“解冻矩阵”方法，通过惩罚非仿射位移的外场局域化塑性变形，以表征非晶固体局部屈服应力并更准确地预测塑性重排。
2023-07-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dipole Screening in Pure Shear Strain Protocols of Amorphous Solids
本文发现非晶固体在纯剪切应变中，塑性事件产生的非均匀位移场包含四极和偶极电荷，会屏蔽线性弹性现象并影响应力重分布，为剪切带等弹塑性模型提出了新的理论挑战。
2023-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
An intermediate phase between jammed and un-jammed amorphous solids
该研究针对二维颗粒系统的阻塞态，发现其中存在第二种相变，可区分四极屏蔽的准弹性高填充相和偶极屏蔽的反常力学松散阻塞相，该转变类似二维晶体熔化的中间六方相。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Variability of mesoscopic mechanical disorder in disordered solids
对固体（无序晶体或玻璃态固体）中的机械无序进行量化，并了解其可变性范围是至关重要的，例如~来发现结构-性质关系。无序固体中机械波动程度的界限以及这些波动如何依赖于固体形成历史仍然是未知的。在这里，我们研究了一个广泛适用的量化介观机械无序$χ$，定义通过无量纲波动的剪切模量，在各种各样的无序计算机固体和不同的控制参数。$χ$与无序固体的基本性质密切相关，例如弹性常数和塑性变形能力，并且可以通过波衰减测量实验地提取。我们发现，各种各样的自组织玻璃状固体，其中无序是一个新兴的属性，似乎满足$χ$的通用下限。另一方面，我们表明，$χ$是无界的，从上面，并可能在系统驱动的关键unjamming点。这些结果突出了无序固体的基本性质，并为系统地量化不同系统的机械无序奠定了基础。
2023-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress Response of Jammed Solids: Prestress and Screening
本研究扩展了无序系统的“仅应力”规范理论表述，引入尺度依赖屏蔽以同时捕获介电和Debye型行为，发现软球堆积中特征长度由颗粒尺寸决定，并证明无摩擦阻塞转变附近无Debye型屏蔽，且无序平均下类介电响应持续存在。
2025-09-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Curvature screening in draped mechanical metamaterial sheet
本文通过引入辅助标量类规范场建立曲面超材料薄片的连续弹性理论，并在正负曲率基底上验证膨胀与剪切超材料的力学行为，数值模拟与分析预测吻合良好。
2023-10-12 cond-mat.soft physics.app-ph
Mechanical annealing and memories in a disordered solid
以恒定的应变幅度剪切无序或非晶态固体许多周期可以使其退火，使样品松弛到编码该幅度的记忆的稳定状态。这种稳定状态还具有对幅度变化的显著稳定性，允许读取存储器。在这里，我们通过考虑如何对样本进行机械退火以具有尽可能少的记忆内容，为退火和记忆提供了新的认识。在实验中，我们表明，一个“振铃”协议达到一个相当的稳定状态，但没有明显的记忆和最小的结构各向异性。我们介绍了一种方法来表征人口的样品内的重排，并显示它是如何连接的幅度变化和退火步骤的大小的响应。这些技术可以推广到其他形式的玻璃态物质和各种各样的无序固体，特别是那些通过均匀流动产生的。
2021-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In-drop capillary spooling of spider capture thread inspires hybrid fibers with mixed solid-liquid mechanical properties
无网纹圆蛛所纺的蛛丝是蛛网陷阱结构中的一个重要元素，它由横跨在丝上的胶滴组成。从机械上讲，这种螺纹呈现出迄今为止未知的混合固体-液体行为。在伸展状态下，由于其分子纳米弹簧，捕获丝表现为一种特别有弹性的固体，但它在压缩状态下的行为完全转变为现在的液体状：它在施加恒定张力的同时收缩，没有明显的限制。在这里，我们解开了支撑这种“液体线”的独特行为的物理学，并证明了它的机械响应起源于由液滴内的屈曲引起的丝丝的形状切换。从这个几何和力学的自然例子中学习，我们制造了可编程的液体线，为新的混合固体-液体材料的设计提供了以前未识别的途径。这篇文章可在PNAS网站上开放获取补充材料。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.AO
Ageing under stress and mechanical fragility of soft solids of laponite
在这项工作中，我们研究了剪切流下的锂皂石水悬浮液的软玻璃态固体的老化行为。我们观察到，当施加的时间是由一个主导的系统的弛豫时间归一化，在不同的年龄流变响应显示叠加。这种行为的分析表明，随着年龄的变形场下的结构演化，所代表的主要弛豫模式对年龄的依赖性，变得越来越弱，因为该系统变得越来越不均匀，由于增加盐引起的吸引力的相互作用增强。相同弹性模量下的蠕变-恢复行为显示，对于具有更多盐的系统，粘性耗散更多，表明机械脆性增加。这项研究表明，盐浓度的增加，增强了吸引力的相互作用，并导致更大的不均匀性，导致一种状态，其中颗粒通过较弱的相互作用保持在一起。这项工作导致重要的见解微观结构如何影响老化动力学。我们讨论了所观察到的行为的背景下老化的胶体玻璃和凝胶的水悬浮液的合成锂皂石。
2008-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microalloying and the mechanical properties of amorphous solids
在金属玻璃等非晶态固体中加入少量杂质元素（低至0.1%），可以显著改变其力学性能。玻璃形成能力、塑性、屈服应力和弹性模量都受到很大的影响。本文提出了理论上的考虑，目的是解释这些变化的幅度，在涉及的小浓度。该理论是建立在实验证据的基础上的，即微合金化元素在它们周围组织了一个与不存在额外元素的材料的结晶相和玻璃相都不同的邻域。这些区域作为{ \em各向同性}缺陷，在无应力系统中修饰剪切模量。当应变时，这些缺陷与初始的塑性响应相互作用，这些塑性响应在性质上是四极的。它将被证明，这种相互作用干扰创建系统跨越剪切带，并增加屈服应变。我们提供实验测试的纳米剪切带的长度在存在的额外的元素的估计。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical fluctuations suppress the threshold of soft-glassy solids : the secular drift scenario
本文提出了一种在屈服应力以下由外界机械波动驱动的软玻璃态非晶材料流态化的动力学机制。该模型是基于记忆效应和非线性相结合，导致长期积累的微小影响。我们测试这种情况下的颗粒填料驱动机械低于库仑阈值。我们带来的证据，一个有效的粘性反应直接相关的小应力调制与一般长期漂移的理论预测一致。
2015-09-01 cond-mat.soft
Magneto-mechanical Coupling in Thermal Amorphous Solids
在热磁性结晶固体中的磁-机械相互作用的标准方法涉及朗道泛函，其中晶格各向异性和由此产生的易磁化轴被明确考虑。在玻璃态系统中，人们需要发展一种理论，在这种理论中，无定形结构排除了易轴的存在，并且组成粒子可以自由地对它们的局部无定形环境和由此产生的力作出反应。本文提出了一个非晶态固体对机械应变和磁场的全部混合响应的理论。提出了原子模型，我们在其中测试预测的大块和纳米薄膜非晶样品的磁致伸缩。纳米薄膜与紧急自仿射自由界面的应用程序需要一个仔细的定义的膜的“宽度”和它的变化，由于磁致伸缩效应。
2018-01-09 cond-mat.soft
Solid-on-solid single block dynamics under mechanical vibration
通过机械振动调制或增强的滑动物体之间的摩擦的抑制是公认的。然而，这些现象发生的确切条件并不清楚。在这里，我们解决这些问题集中在一个简单的弹簧-块模型，这是相关的调查在原子以及宏观尺度上的摩擦。这允许调查的外部驱动器的属性的摩擦的影响，块移动的表面的几何形状，和约束力。通过数值模拟和理论研究的运动方程，我们确定的条件下，摩擦被抑制和/或恢复，并证明所发挥的关键作用，由表面调制和约束力的属性。
2016-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical Failure of a Small and Confined Solid
从一个相当的三角形薄固体带开始，限制在两个坚硬的无结构壁内，沿其长度的拉伸引入矩形变形。超过临界应变，固体通过“近晶”状带的成核而失效。我们使用计算机模拟和简单的密度泛函为基础的参数，如何固体近晶过渡介导的故障。此外，我们表明，引入故障的临界应变是{ \em反比}的通道宽度，即更薄的带更强！
2005-08-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical memories in solids, from disorder to design
本文回顾了固体力学记忆研究，从非晶固体变形记忆与粒子重排模型出发，拓展到更广的固体和玻璃态物质，并指出其为力学超材料中的记忆与物理计算以及材料功能设计提供基础。
2024-06-21 cond-mat.soft nlin.AO
Atomistic modeling of heat treatment processes for tuning the mechanical properties of disordered solids
利用分子动力学模拟研究了单次热处理循环对金属玻璃势能态和力学性能的影响。我们考虑三维二元混合物，它最初以计算上缓慢的速度在远低于玻璃化转变的温度下从液态冷却到固相。发现加热和冷却的循环可以将玻璃重新定位到复原或松弛状态，这取决于最高温度和加载时间。因此，在最高温度略低于玻璃化转变温度且有效冷却速率慢于初始退火速率的循环之后获得最低势能。相反，当最高温度变得大于玻璃化转变温度并且加载时间足够小时，复原程度增加。结果进一步表明，势能的变化与弹性模量和屈服应力作为最高加载温度的函数的依赖性成反比。此外，热处理过程引起小原子径向分布函数形状的细微变化。这些结果对于优化具有预定性能的金属玻璃的热加工和机械加工具有重要意义。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical Yield in Amorphous Solids: a First-Order Phase Transition
非晶态固体在应变的临界值下屈服（在应变控制实验中）;对于较大的应变，平均应力不再增加-系统显示弹塑性稳定状态。材料界长期存在的一个谜是材料屈服前后的微观状态有什么不同。文献中的解释是具体的，但这一现象的普遍性需要一个普遍的答案。我们在这里认为，有没有根本的区别，在物质的状态之前和之后的产量，但产量是一个真正的一阶相变之间的一个高度限制的一组可能的配置居住在一个小区域的相空间，一个非常丰富的配置，其中包括许多边缘稳定的。为了证明这一点，我们采用了一个序参量的普遍适用性，独立的微观相互作用，这是成功的量化过渡在一个明确的方式。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rheology of athermal amorphous solids: Revisiting simplified scenarios and the concept of mechanical noise temperature
本文研究了在可忽略的热涨落极限下非晶态固体的流变学。一般参数的基础上，流动曲线的结果从宏观驱动和（级联）本地粒子重排的时间尺度之间的相互作用。已知这样的重排会引起系统中弹性应力的重新分布。虽然机械噪声，即，这种重新分布引起的局部应力波动被广泛认为会激活新的粒子重排，我们提供的证据对与热波动的类比提出了严重质疑：机械和热波动导致势垒交叉的渐近不同统计。一个简单的粗粒度的模型，其成分直接连接到相关的物理过程的流来说明和支持这些想法。
2014-05-19 cond-mat.soft
Mechanical excitation and marginal triggering during avalanches in sheared amorphous solids
本文采用过阻尼颗粒尺度分子动力学（MD）和细观弹塑性模型（WMD）研究了非晶态固体在无热准静态极限下受剪切时的塑性应变。我们发现，在塑性活动的空间相关性表现出一个短的长度尺度，增长为$t^{3/4}$在MD和弹道在MD，并产生附近的网站不一定接近其稳定阈值的机械激励，和一个较长的长度尺度，扩散增长的两个模型，并与远程边缘稳定的网站。空间相关性的这些相似性解释了为什么简单的电子探针准确地捕捉到的雪崩在MD中观察到的大小分布，虽然时间配置文件和动态临界指数是完全不同的。
2022-02-11 cond-mat.soft
A unified quantifier of mechanical disorder in solids
固体中的机械无序是由广泛的物理过程产生的，并控制着各种材料的性质，以各种各样的形式出现。因此，定义统一和可测量的无量纲量词，允许在广泛不同的物理系统中定量比较机械无序，是一个重要的目标。两个这样的粗粒度的无量纲量词（除其他外）出现在文献中，一个是与有限大小的系统（可通过计算机模拟）的离散声子谱带的光谱展宽，另一个是与宏观大系统中剪切模量的空间波动。后者最近被证明可以确定低频极限波衰减率的幅度（可通过实验室实验获得）。在这里，使用两种替代和互补的理论方法与固体的振动光谱，我们推导出两个无量纲量词之间的基本标度关系。这种比例关系，这是由模拟数据支持，表明这两个明显不同的量词实际上是内在相关的，从而产生一个统一的量词的机械无序固体。我们进一步讨论了所获得的结果的背景下的unjamming过渡发生在软球填料在低围压，除了他们的影响，我们的理解一般的无序固体的低频振动光谱，特别是那些玻璃系统。
2021-06-23 cond-mat.soft
Universal mechanical instabilities in the energy landscape of amorphous solids: evidence from athermal quasistatic expansion
利用数值模拟的方法，研究了非晶态固体从均匀高密度态开始的准静态膨胀破坏。在体积膨胀过程中，我们证明了存在的不稳定性表现通过鞍结分岔，其中最小满足鞍。在所有这些事件中，海森矩阵的最小特征值作为平方根奇点消失。塑性不稳定性通过压力和能量的突然跳跃表现出来，当出现空腔时发生最大事件，导致材料屈服。我们发现，在空化和完全断裂之前，对应于塑性事件的压力或能量跳跃的统计显示子广泛的有限尺寸标度，类似于简单剪切的情况下，但具有不同的指数。因此，总的来说，我们的研究揭示了在任何准静态变形协议下的非晶态固体的机械故障的基本特征的普遍性。
2021-09-14 cond-mat.soft
Statistical Physics of the Yielding Transition in Amorphous Solids
制造结构玻璃、聚合物玻璃和金属玻璃的技术正在迅速发展，具有许多应用。它们的使用的限制是它们的机械稳定性：在增加的外部应变下，所有的非晶态固体对小应变有弹性响应，但具有有限的屈服应力，如果不影响塑性响应，则不能超过该屈服应力，塑性响应通常导致机械失效。了解这一点对于评估玻璃材料在机械载荷下的失效风险至关重要。在这里，我们表明需要克服的能垒ΔE的统计数据从平稳到零的概率分布函数（pdf）变化到在ΔE=0处有限的pdf。这种根本性变化意味着机械稳定性特性相对于外部应变的急剧转变。我们推导出精确的标度指数，其特征的大小的平均能量和应力下降的塑性事件作为系统大小的函数。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cellular solid behaviour of liquid crystal colloids. 2. Mechanical properties
本文介绍了热致性多孔胶体聚集成胞状结构的流变学研究结果。分散在液晶基质中的小的空间稳定的PMMA颗粒密集地堆积在单元界面上，但是当系统被加热到高于Tni时与基质可逆地混合。我们得到了一个非常高的弹性模量，G '~ 10^5 Pa，它是颗粒浓度的近似线性函数。需要特征屈服应力来破坏蜂窝结构的连续性并液化响应。在“向列性差”的MBBA中的胶体聚集体具有与“向列性好”的5CB中相同的细胞形态，但弹性强度至少低一个数量级。这些发现支持的理论论据的基础上的高表面张力接口的泡沫状细胞系统，考虑到局部熔化的液体和耗尽锁定的界面上的包装颗粒。
2000-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mechanical non-reciprocity programmed by shear jamming in soft composite solids
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）
针对连续软固体缺乏内禀非互易力学特性的问题，本文引入颗粒物理剪切堵塞转变设计软复合材料，实现了可调的静动态非互易力学响应，为非互易物质设计提供新范式。
2025-08-22 cond-mat.soft physics.app-ph
Machine learning-informed structuro-elastoplasticity predicts ductility of disordered solids
所有固体在足够高的机械负荷下屈服。在屈服点以下，所有无序固体的力学响应几乎是一样的，但在屈服点以上，每种不同的无序固体都以自己的方式响应。脆性系统可以在没有警告的情况下破碎，如普通的窗户玻璃，或者在断裂之前表现出应变局部化，如金属或聚合物玻璃。韧性系统，例如剃须膏等泡沫或蛋黄酱等乳液，可以无限流动，而不会产生应变局部化。虽然有调整应变局部化程度的经验策略，但没有解释其有效性或局限性的框架。我们发现，结构弹塑性（StEP）模型提供了微观理解应变局部化如何取决于结构，塑性和弹性的相互作用。
2023-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrational spectrum derived from the local mechanical response in disordered solids
玻璃的低频振动明显不同于晶体的低频振动。这些振动最近被分为两种类型：空间扩展振动，其振动态密度（vDOS）遵循非德拜二次定律，和准定域振动（QLVs），其vDOS遵循四次定律。前者是由弹性理论解释的淬火无序和微观复制理论作为一个结果的弹性不稳定性，但后者的起源仍然是有争议的。在这里，我们表明，后者也可以直接从弹性理论与淬火无序。我们发现了该理论包含的另一种弹性不稳定性，但迄今为止一直被忽视，即系统对局部偶极力的不稳定性。这种不稳定性产生了额外的贡献的vDOS，和空间结构和能量的模式源自这种不稳定性是一致的QLV。最后，我们构建了一个模型，其中的vDOS的额外贡献遵循四次定律。
2019-07-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Topological Defects in Amorphous Solids
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Montpellier and CNRS（蒙彼利埃大学与法国国家科学研究中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
研究非晶固体中拓扑缺陷的识别与应用，探讨其在机械响应和复杂时空动力学中的基础框架。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rectification of stress by fiber networks: Manifestation of non-linear screening through self-organized buckling
Brandeis University（布兰迪斯大学）；Rutgers University, Camden（罗格斯大学卡姆登分校）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）
该研究通过自组织屈曲揭示了非线性纤维网络中力偶的机械屏蔽效应，展示了其在大尺度力传递中的调控机制。
2025-11-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Tensor Electromagnetism and Emergent Elasticity in Jammed Solids
无序、堵塞固体中的机械响应和应力传递理论提出了几个悬而未决的问题，即非周期性网络（显然与流体的快照无法区分）如何维持剪切。我们提出了一个应力只有理论的紧急弹性的非热无定形组装的颗粒在一个堵塞的固体，其中每个颗粒受到力和扭矩平衡的机械约束。这些颗粒级的限制导致了高斯定律的一个紧急$U(1)$张量电磁，然后帐户的机械响应这样的固体。这种无定形弹性的表述有几个直接的结果。机械响应精确地映射到这种张量电磁的静态介电响应，介质的极化率映射到紧急弹性模量。外力作为矢量电荷，而张量磁场是由动量密度产生的。电和磁部分的动力学，自然分别转化为刚性堵塞网络和弹道粒子运动的动力学。的应力-应力的相关性和响应的理论预测证实了无摩擦颗粒填料在静态极限的理论在2D和3D的数值模拟的结果。
2022-04-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Elasticity in Amorphous Solids
定义晶体弹性的对称性破缺的传统范式无法描述天然丰富的非晶态固体（例如凝胶、堵塞的颗粒和生物组织）的机械响应。相反，这种非热固体的响应受机械平衡的局部条件支配，即，力和力矩的平衡。在这里，我们表明，这些约束的数学结构的广义电磁学，静电限制成功地捕获各向异性的弹性非晶态固体。从局部力学约束中出现的弹性为没有对称性破缺的系统提供了一个新的范例，类似于量子自旋液体的涌现规范理论。具体来说，我们的$U(1)$秩-2对称张量规范弹性理论转化为电磁的分形相的物质与映射到电位移和力矢量电荷的应力。我们证实了我们的理论结果与数值模拟的软摩擦盘在二维和三维，和实验摩擦盘在二维。我们还提出了实验证据表明，在粒状介质中的力链是类似于分形子的无定形弹性的子维激发。
2020-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mechanical Behaviour of Glasses and Amorphous Materials
广泛的材料可以微观上无序的固体形式存在，称为非晶态固体或玻璃。这类材料--氧化物玻璃和金属玻璃、聚合物玻璃以及软固体如胶体玻璃、乳液和颗粒填料--在各种情况下都可用作结构材料。它们的变形和流动行为与许多其他方面有关。除了与这些固体的形成有关的基本问题之外，理解它们的机械行为因此是有趣的，并且对于它们作为材料的使用具有重要意义。特别是，非晶态固体的塑性和屈服行为的本质已被积极地研究。不同的非晶态固体表现出明显不同的行为，并且与晶体材料的行为在性质上不同。最近研究的一个目标是理解非晶塑性的统一特征，并了解它们之间的明显差异。我们总结了一些最近在这方面的进展。我们专注于从计算机模拟研究中获得的见解，特别是那些采用振荡剪切变形的模型玻璃。
2021-08-19 cond-mat.soft
Shear Banding in Amorphous Solids as a Nonlinear Screened Soft Mode Instability
Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Sino-Europe Complex Science Center, School of Mathematics, North University of China（中北大学数学学院中欧复杂科学中心）；Department of Chemical Physics, the Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所化学物理系）
提出一种非线性弹性理论，将塑性变形视为拓扑电荷，通过数值验证剪切带由塑性变形屏蔽的弹性场的非线性不稳定性导致，与断裂有本质区别。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanical inhibition of dissipation in a thermodynamically consistent active solid
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）
本文提出了一种热力学一致的活性固体模型，揭示了机械响应与耗散之间的非平凡交叉作用，并解释了在大应力下耗散被抑制的现象。
2025-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The mechanical equilibrium of soft solids with surface elasticity
最近的实验表明，在软材料的表面应力可以有显着的应变依赖性。在这里，我们探索这种表面弹性的含义，以显示如何，以及何时，我们希望它出现。我们开发了适当的边界条件，表明它简化显着在某些情况下。我们表明，表面弹性的主要作用是有效地将固体表面的响应面内牵引，特别是在长度尺度小于特征elastocapillary长度。我们还研究了表面弹性如何影响平面线性弹性基底上线力的格林函数问题。有显着的变化，这一解决方案，特别是在著名的位移奇点是正规化。这对润湿接触线、粘附力和摩擦力等软现象提出了有趣的影响。最后，我们讨论了开放的问题，未来的方向，并与现有的研究领域的密切联系。
2018-01-23 cond-mat.soft
Multispeckle diffusing wave spectroscopy as a tool to study heterogeneous mechanical behavior in soft solids
多重散斑扩散波光谱（MSDWS）可以应用于测量软固体中的空间非均匀力学行为，具有对变形的高灵敏度以及空间和时间分辨率。在本文中，我们讨论了从MSDWS数据的变形率的量化背后的数学方法，并提供了优化测量中的实验参数的选择的指导方针。在对弹性体进行拉伸试验验证该方法后，我们通过测量胶带剪切脱粘过程中变形率的空间分布来提供MSDWS潜力的一个例子。定量描述了加载条件下与剪切和剥离有关的变形速率分布。观察到一个高度不均匀的变形速率分布，与时间相关的测量显示，在变形局部化完全脱粘前数百秒的增加。这种行为，以前预测的理论和模拟，在这里首次实验证明。
2022-03-27 cond-mat.soft physics.app-ph
Soft lamellar solid foams from ice-templating of self-assembled lipid hydrogels: organization drives the mechanical properties
冰模板化，也称为冷冻铸造，是利用冰的单向结晶从胶体溶液中构造大孔材料的过程。通常应用于无机和聚合物材料，我们在这里使用它将软自组装物质浇铸成海绵状固体泡沫。使用冰模板浇铸软物质通常限于聚合物。在聚合物水凝胶的情况下，交联确保了对冰模板化期间采用的苛刻条件（在低至-80 { \textdegree } ℃的温度下快速冷却）的良好稳定性。然而，通过弱相互作用结合在一起的软系统的冷冻浇铸，如在物理凝胶中，尚未被探索，因为非平衡条件可以容易地破坏自组装物质的纳米和宏观尺度组织，导致机械性能的残酷损失。这是否是一个一般的假设或更具体的关系之间存在的物理凝胶的结构和冰模板后的大孔固体的性质是在这项工作中解决的问题。我们比较了两种自组装脂质水凝胶，类似的化学组成和类似的弹性性能在环境条件下，但不同的结构：各向同性纠缠的自组装纤维对异质脂质层状相。我们的研究结果表明，这两种材料具有相同的相（纤维状和层状）之前2和冷冻铸造后，但机械性能是绝对相反的：纤维状水凝胶提供了一个脆性，高度各向异性，大孔纤维固体，而层状水凝胶提供软，海绵状，固体泡沫与各向同性的杨氏模量的几个千帕，在相同的数量级的一些软活组织。
2019-07-19 cond-mat.soft
Mechanical transmission of rotation for molecule gears and solid-state gears
将齿轮小型化到纳米级是一项艰巨的任务，对当前的制造技术提出了各种挑战。在上下文中，理解，通过计算机模拟，介导的纳米级齿轮之间的旋转运动的传输机制可以很大的帮助，以指导实验设计。基于原子分子动力学模拟，结合近刚体近似，分别研究了分子齿轮和固体齿轮之间的旋转运动传递。对于连续驱动下的分子齿轮，我们确定不同的制度的旋转运动取决于外部扭矩的大小。相比之下，固态齿轮表现得像理想齿轮，具有近乎完美的传动。此外，我们模拟了齿轮的扫描探针尖端的操作，我们发现，机械传输强烈依赖于齿轮之间的质心距离。为固态齿轮传动找到了一种新的传动方式。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Anomalous structural and mechanical properties of solids confined in quasi one dimensional strips
我们表明，使用计算机模拟和平均场论，一个质点系在两个维度，当横向限制在一个准一维通道内的一对平行的硬壁，具有几个异常的结构和力学性能没有观察到的散装。根据密度$ρ$和壁之间的距离$L_y$，该系统显示类似于弱调制液体，强调制近晶，三角形固体或屈曲相的结构特征。在固定的$ρ$下，$L_y$的变化导致许多凹入的不连续过渡，包括平行于限制壁的层数的变化，这主要取决于层间间距与$L_y$的可互换性。该固体显示出抗拉伸性，但不显示出抗剪切性。当应变超过弹性限度时，它发生塑性形变而失效，但令人惊讶的是，当应变反向时，材料完全恢复并返回到其原始未变形状态。我们从平均场论和有限尺寸模拟得到了相图，并讨论了涨落的影响。
2008-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Symmetry Breaking and Energy Dissipation in the Mechanical Response of Amorphous Solids
North University of China（中北大学）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；The Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文研究准静态应变下非晶固体力学响应的对称性破缺与能量耗散，通过单应变循环结合介观理论与数值模拟，发现该体系耗散源于旋转对称性破缺。
2026-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Thermal Discrete Element Analysis of EU Solid Breeder Blanket subjected to Neutron Irradiation
由于中子辐照，固体增殖包层经受复杂的热机械条件。在一个增殖单元中，陶瓷增殖床由球形原硅酸锂卵石组成，并且作为一种颗粒材料，它表现出温度场和应力场之间的强耦合。在本文中，我们研究这些热力学问题，通过开发一个热离散元法（Thermal-DEM）。该模拟工具将每个单独的陶瓷卵石建模为一个元素，并考虑元素之间的晶粒尺度热机械相互作用。HCPB中的一小部分固体增殖剂卵石床使用数千个单独的卵石建模，并根据ITER相关条件下的中子学计算体积加热剖面。我们认为在颗粒尺度之间的卵石通过固体-固体接触和间隙气相的热传递，我们计算所产生的应力从热膨胀的卵石。床的总有效电导率取决于在中子加热期间产生的压缩应力状态。本文提出的热-离散元方法提供了获得颗粒尺度信息的途径，有利于HCPB设计和增殖堆材料优化，并能更好地理解聚变相关条件下增殖堆单元的整体热-机械响应。
2014-06-17 cond-mat.soft
A mechanical model for liquid nanolayers
与固体接触的液体受到分子间力的作用，使液体变得不均匀，并且应力张量不再像均匀块体那样呈球形。这篇文章的目的是表明，一个平方梯度功能表示液体-蒸汽界面自由能校正与液体密度功能在固体表面是一个很好的适应模型来研究固体壁附近的非常薄的纳米膜的结构。这一结果为研究液体在纳米层中的运动提供了可能，并推广了长波假设中的润滑近似。
2008-09-13 cond-mat.soft math-ph math.MP
Geometric approach to mechanical design principles in continuous elastic sheets
利用弹性理论的几何形式，我们发展了一个系统的理论方法，用于控制和操纵细长固体对外部载荷的机械响应。我们正式表示与非欧几里德薄板的整体力学性能，并解释为设计所需的力学性能的反问题的表达式。我们表明，通过明智地设计几何挫折，极端的机械性能可以编码到一种材料使用可访问的实验技术。为了测试的方法，我们推导出一个家庭的几何形状，结果与异常的机械行为，如可调，非谐波，甚至消失的刚性。所提出的形式主义可以离散化，从而开辟了一个新的途径，连续和离散固体和结构的设计。
2021-05-03 cond-mat.soft
Tension-controlled switch between collective actuations in active solids
最近在活性固体中发现的集体致动，即嵌入有活性单元的固体，开辟了通往具有真正自主性的多功能材料的道路。在这样的系统中，集体动力自发地出现，人们对控制或驱动它们的方法知之甚少。在这里，我们结合厘米模型活性固体的实验研究，基于代理的模型和理论参数的数值研究，揭示了机械张力可以作为一个通用的机制，在不同的集体驱动制度之间切换的活性固体。我们进一步表明存在的滞后时，来回变化的机械张力，突出集体致动的非平凡的选择性。
2022-08-19 cond-mat.soft
Cavitation instabilities in amorphous solids via secondary mechanical perturbations
已知非晶态固体会灾难性地失效，并且在某些情况下，纳米级空腔被认为在失效中起重要作用。在最近的一项工作中，利用数值模拟，我们已经显示了非晶态固体均匀膨胀下的空化和剪切下的屈服之间的对应关系。在这项研究中，我们探讨的稳定性的空间均匀状态采样的膨胀轨迹交替模式的驱动，即宏观循环剪切或局部随机变形通过活动。我们发现，在循环剪切和活动，空化不稳定性可以发生在膨胀状态下比纯均匀膨胀下的密度高得多，密度的移动是由二次变形的大小决定。我们还表明，能量景观上的空化障碍是小得多的循环剪切和活动比膨胀下看到的。此外，我们还分析了空泡的空间表现形式，并调查是否大规模的不可逆塑性，可以设置在由于膨胀和二次变形的组合。总的来说，我们的研究揭示了膨胀和其他变形模式之间的相互作用，导致空化不稳定性和存在丰富的松弛途径，这样的过程。
2023-03-08 cond-mat.soft
Influence of shear stress applied during flow stoppage and rest period on the mechanical properties of thixotropic suspensions
我们研究了几种触变悬浮液的固体力学性能作为其流动停止和其在其固态老化过程中施加的剪切应力历史的函数。我们表明，它们的弹性模量和屈服应力强烈依赖于在它们的固-液转变过程中施加的剪切应力（即，在流动停止期间），而仅在该转变之前或之后施加相同的应力可能仅引起二阶效应：机械性能对预剪切历史和静止时施加的剪切应力的依赖性可以忽略。我们还发现，悬浮液的年龄与结构化率，几乎不依赖于应力的历史。我们提出了一个物理草图的基础上冻结的微观结构，其各向异性取决于在液-固过渡期间施加的应力来解释为什么机械性能强烈依赖于这种应力。这张草图指出了内力在胶体悬浮液行为中的作用。最后，我们简要地讨论了这种现象的宏观后果，并显示使用控制应力流变仪的重要性。
2008-10-20 cond-mat.soft physics.class-ph
Infrasonic wave propagation in ultrasoft solids at low Reynolds numbers
弹性波在软材料中的传播在机械信号的时空传输中起着至关重要的作用，例如在生物机械传导或边缘固体的失效中。在高雷诺数$Re \gg 1$下，惯性占主导地位，并且可以容易地观察到波的传播。然而，软材料和生物材料中的机械提示通常发生在低$Re$时，其中波被过阻尼。低$Re$波不仅在实验中难以观察，而且其理论描述仍然不完整。在本文中，我们提出了直接测量的低$Re$波在有序和无序的软固体中传播，产生的振荡点力诱导的光阱。我们推导出一个低$Re$波传播的解析理论，这是非常符合实验。我们的研究结果提出了一种新的方法来表征波在软固体中的传播和理论框架，以了解本地化的机械信号如何引起远程和延迟的响应。
2019-07-24 cond-mat.soft
Piercing soft solids: A mechanical theory for needle insertion
该研究提出针插入软固体的力学理论，将其视为压痕到穿透的能量驱动构型突变，模型预测与实验高度吻合，可扩展至不同压头与材料场景。
2024-12-13 cond-mat.soft
Self-organization and memory in a cyclically driven elasto-plastic model of an amorphous solid
本研究针对无序材料力学行为受历史影响的问题，探究QMEP模型的记忆特性，发现振荡训练后可读出振幅与剪切方向，观测到准RPM行为并构建类Preisach方向记忆模型。
2024-09-11 cond-mat.soft
Mechanical stability of homogeneous holographic solids under finite shear strain
该研究通过大规模准简正模分析，探究有限温度和背景剪切应变下全息均匀固体的线性稳定性，发现两类不稳定性的触发机制及演化规律，绘制的相图与超流体物理存在相似性。
2024-04-01 cond-mat.soft cond-mat.str-el hep-th
A mechanical model for phase-separation in debris flow
了解固体和流体相之间的相分离的物理混合物质量的斜坡向下移动是一个长期的挑战。在这里，我们提出了两相质量流模型（Pudasaini，2012）的扩展，包括一个新的机制，称为分离通量，导致雪崩和泥石流中的强相分离，同时平衡增强的固体通量与减少的流体通量。分离通量机制能够描述多相、几何三维泥石流中相分离和堤坝形成的动态演化过程。这些现象在天然泥石流和涉及颗粒状固液混合物材料输送的工业过程中经常观察到。新的分离通量模型包括几个主要的物理和力学方面，如压力梯度，固体和流体相的体积分数及其梯度，剪切速率，流动深度，材料摩擦，粘度，材料密度，地形约束，粒度等。由于固有的分离机制，随着质量向下移动斜坡，越来越多的固体颗粒被输送到前面和侧面，导致固体含量高且机械强度高的前缘浪涌水头和侧堤，其后是主要由粘性流体组成的较弱尾部。相分离的结果是一次前缘富固体波头和二次富流体波头。这种典型的和占主导地位的相分离现象揭示了两相泥石流模拟。最后，流量组成的变化，这是明确考虑的新的建模方法，导致冲击压力估计的显着变化。这些在灾害评估和减灾规划中非常重要，并突出了新方法的应用潜力。
2016-10-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Excess Vibrational Density of States and the Brittle to Ductile Transition in Crystalline and Amorphous Solids
确定材料在机械载荷下是脆性还是韧性的条件仍然是难以捉摸的，并且是材料物理学家和工程师积极研究的主题。在这项研究中，我们提出的{ \em在silico}机械变形实验从两个非常不同的模型固体在二维和三维的结果。第一个由粒子与各向同性势相互作用组成，另一个具有强烈的方向依赖相互作用。我们表明，在这两种情况下，多余的振动态密度是基本量的材料的延展性的特点。我们的结果可以通过对胶体固体的仔细实验来检验。
2015-09-01 cond-mat.soft
On the anomalous elasticity in the mechanical response of amorphous solids
Sorbonne Université（索邦大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）
研究无序固体在机械扰动下的弹性与塑性变形，揭示局部不可逆重构与Eshelby类四极子奇异性导致的异常弹性行为，通过弹性-塑性模型与原子模拟对比，探讨四极子密度在热力学极限下的零条件及尺度依赖的长波弹性失效机制。
2026-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal fluctuations, mechanical response, and hyperuniformity in jammed solids
堵塞是在没有温度的情况下发生在稠密粒子系统中的几何相变。我们使用计算机模拟来分析热涨落对过渡的几个签名的影响。我们发现，体积和剪切模量的标度律只有在热波动非常小的时候才变得相关，并提出了它们的相对比例作为干扰临界的定量特征。尽管过渡的非平衡性质，我们发现，热诱导的波动和机械响应服从平衡波动耗散关系附近的干扰，提供适当的波动分量的粒子位移进行了分析。这表明，机械模量可以直接测量的颗粒位置在机械未扰动的包装，并表明，“非平衡指数”的定义是不必要的无定形材料。我们发现，粒子位移的波动是空间相关的，并定义了一个横向和纵向的相关长度尺度，这两个发散的干扰过渡接近。我们分析了密度波动的冻结成分，发现它显示了在大尺度上的近超均匀行为的签名。这表明，超均匀性堵塞填料是无关的消失的压缩性，并解释了为什么它似乎对温度和密度的变化显着鲁棒。与干扰临界性不同的是，阻止胶体系统超均匀性观察的障碍并不源于热涨落。
2015-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
