Nonequilibrium Thermodynamics of Amorphous Materials III: Shear-Transformation-Zone Plasticity
我们使用的内部变量，有效温度热力学在前面的两篇论文重新制定的剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性。根据前面分析的要求，我们对STZ内部自由度的能量和熵进行了显式近似。然后，我们表明，热力学第二定律约束的STZ转变速率有一个Eyring形式作为有效温度的函数。最后，我们推导出一个运动方程的STZ动力学的情况下的有效温度。
2009-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Stochastic Approach to Plasticity and Yield in Amorphous Solids
我们专注于概率分布函数（pdf）$P(Δγ; γ)$其中$Δγ$是{ \em测量}的非热应变非晶态固体中的塑性事件之间的应变间隔，和$γ$措施的累积应变。该分布的尾部为$Δγ\to 0$（在热力学极限下），其标度类似于$Δγ^η$。指数$η$通过缩放关系与海森矩阵$P(λ)$的{ \em塑性模式}的特征值的pdf的尾部相关，其缩放像$λ^θ$，$η=(θ-1)/2$。$η$或$θ$的数值可以很容易地确定在无应变的材料和塑性流动的屈服状态。当$γ$增加时，在确定这些状态之间的这些指数时需要特别小心。确定pdf $P(Δγ; γ)$的$γ$依赖性可以对塑性和屈服提供重要的启示。我们的结论是$Δγ$和$λ$的PDF的$γ$不连续的功能。在缓慢淬火的非晶态固体中，它们经历两个不连续的转变，首先在$γ=0^+$，然后在屈服点$γ=γ_{_{\rm Y}}$到塑性流动。在快速淬火的非晶态固体中，由于屈服前不存在应力峰，第二次转变被模糊。这些转变的性质和缩放关系与系统的大小依赖的$\langle Δγ\rangle$进行了讨论。
2015-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Effective Temperature in Elasto-Plasticity of Amorphous Solids
在非晶态固体的弹塑性理论中，不同于熔池温度的有效温度$T_{\rm eff}$被认为起着重要的作用。然而，在关于剪切固体的文献中，可测量的$T_{\rm eff}$的定义与波动耗散定理有关，而波动耗散定理只在平衡时才是正确的。在这里，我们介绍了一个自然的定义$T_{\rm eff}$的基础上可测量的结构特征，没有求助于任何有问题的假设。$T_{\rm eff}$的值与表征弹塑性流动的流动应力和平均能量有关。
2009-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effect of pinning on the yielding transition of amorphous solids
利用数值模拟方法，研究了含有随机钉扎颗粒夹杂物的模型非晶材料在无热准静态极限下的屈服响应。我们发现，随着钉扎浓度的增加，塑性活动变得更加空间局部化，从而导致较小的应力下降，并相应地增加应变的大小屈服发生。我们表明，不像空间异质性和雪崩LED屈服的情况下的未钉扎玻璃，对于大钉扎浓度的情况下，屈服发生通过空间均匀的扩散的本地化事件。
2018-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time Scales in the Theory of Elasto-Plasticity of Amorphous Solids
发展非晶态固体的宏观弹塑性理论需要（i）识别相关的宏观状态变量和（ii）区分表征这些变量的不同时间尺度。在目前的理论中，假设应力在与构型变量（无论是构型能量、构型熵还是有效温度）相同的时间尺度上达到其弹塑性稳态值。通过研究二维和三维的数值模拟，我们表明，这通常不是这种情况下，配置自由度可以达到弹塑性稳定状态的时间尺度上，可以是非常不同的时间尺度的应力。我们提供了一个物理讨论来合理化这些发现。
2009-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Predicting plasticity of amorphous solids from instantaneous normal modes
通过将瞬时简正模（INMs）的概念扩展到变形系统，给出了非晶态固体变形和塑性的数学描述，从而保留了应变对振动态密度（VDOS）的影响。从非仿射晶格动力学（NALD）描述的弹性和粘弹性的玻璃，我们制定的线性响应理论大变形考虑应变相关的切线模量在有限值的剪切应变。的（非仿射）切线剪切模量计算的振动态密度（VDOS）的仿射应变配置在不同的应变值。在玻璃的静态（未变形）快照上分析发现的仿射应变导致了富含软低能模式以及不稳定模式（负本征值）的配置，如果在应变后让系统松弛，则这些模式将被完全“洗掉”和丢失。该过程与NALD的结构完全一致。变形状态的INM谱允许分析预测模型玻璃的应力-应变曲线，包括预测屈服点。良好的无参数定量协议之间的预测和模拟的无热准静态剪切的粗粒度聚合物玻璃。
2022-06-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of annealed disorder on the plasticity of amorphous solids
本文在可移动重杂质非晶固体模型中研究退火无序，发现增大杂质质量可提高剪切模量与屈服应力、抑制剪切带，并在临界质量后使塑性事件完全局域化。
2024-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The yielding transition in amorphous solids under oscillatory shear deformation
非晶态固体在天然和人造材料中普遍存在。由于其具有吸引人的机械性能，通常用作结构材料，其实用性主要取决于其对施加应力的响应。这种机械响应的基础过程，特别是非晶态固体的屈服行为，还没有得到令人满意的理解。虽然广泛研究[1-14]，但观察到的屈服行为可能是渐进的，并显著依赖于研究条件，因此难以令人信服地验证现有的急剧屈服转变的理论描述[4，6，8，13，15]。在这里，我们采用振荡变形作为一个可靠的探头的屈服转变。通过广泛的计算机模拟的系统尺寸范围广，我们证明，周期性变形的模型玻璃表现出鲜明的定义屈服过渡的特点是独立的准备历史。与普遍的预期相反[4，8，12]，雪崩的统计数据没有显示即将到来的过渡的迹象，但在整个过渡期间表现出戏剧性的，质的变化。
2016-12-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hedgehog topological defects in 3D amorphous solids
本文提出用刺猬拓扑缺陷表征三维玻璃塑性并预测软点位置，通过模拟Kremer-Grest聚合物玻璃发现双曲几何形态的刺猬缺陷与塑性相关，为三维非晶系统的塑性拓扑表征提供了具体实现。
2025-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unifying Plasticity in Ordered and Disordered Matter using Topological and Geometrical Descriptors
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University（上海交大吴健雄量子中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本文通过引入位错、位形变和不兼容密度场，揭示了无序材料中塑性流动区域的识别问题，并展示了这些场在二维玻璃和三维颗粒系统中的预测能力，揭示了旋转缺陷在三维中的主导作用。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A stability-reversibility map unifies elasticity, plasticity, yielding and jamming in hard sphere glasses
非晶态固体，例如玻璃，对变形具有复杂的响应，在材料设计和应用中具有显著的后果。在这方面，两个相互交织的方面很重要：稳定性和可逆性。一方面，理解玻璃如何由于剪切变形下的塑性增加而变得不稳定是至关重要的;另一方面，响应在多大程度上是可逆的，这意味着一旦扰动被释放，系统能够恢复原始配置的程度。在这里，我们专注于组装的硬球作为非晶态固体，如胶体玻璃和颗粒物质的最简单的模型。我们准备的玻璃态淬火从平衡过冷液体状态，这是通过使用交换蒙特卡罗算法得到的，并对应于一个广泛的结构弛豫时间尺度。我们详尽地映射出它们的稳定性和可逆性下的体积和剪切应变，使用广泛的数值模拟。在体积剪切应变相图上，原始玻璃状态保持固态的区域由剪切屈服线和剪切干扰线界定，剪切屈服线和剪切干扰线在屈服干扰交叉点相遇。该固相可以进一步分为两个亚相：稳定的玻璃相，其中系统完全弹性变形并且是完全可逆的，以及边缘玻璃相，其中它在介观尺度上经历随机塑性形变并且是部分不可逆的。稳定性-可逆性图的细节强烈地取决于玻璃退火的质量。这一研究为理解非晶态固体的弹性、塑性、屈服和堵塞提供了一个统一的框架。
2018-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yielding in amorphous solids reveals an age-dependent intrinsic lengthscale
本研究通过介观尺度分析揭示非晶固体中控制局部失效的内禀长度尺度ζ随体系年龄增长，并引入软矩阵方法为失效机制探测和弹塑性建模提供新平台。
2025-10-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Plastic Response of Magnetoelastic Amorphous Solids
研究了磁致弹性非晶态固体在机械应变和磁场作用下的塑性响应。众所周知，非磁性非晶态固体在外应变$γ$下的塑性由余维1鞍结分叉主导，其中Hessian矩阵的本征值在$γ$处消失，如$\sqrt{γ_P-γ}$。这种平方根奇异性决定了弹塑性的统计物理，特别是在热-准静态条件下的应力-应变曲线。在这封信中，我们将讨论磁性非晶态固体中丰富得多的物理现象。首先，磁性非晶态固体在外加应变和外加磁场作用下表现出余维2塑性不稳定性。其次，相图预示着一系列丰富的新效应，这些效应几乎没有被研究过;这为磁塑性材料开辟了一个新颖而极其丰富的研究计划。
2012-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft modes and strain redistribution in continuous models of amorphous plasticity: the Eshelby paradigm, and beyond?
无序固体的变形依赖于粒子的快速和局部重排。软振动模式的检查可以帮助预测这些重排的位置，而它们实际上重新分布的应变介导了集体效应。在这里，我们研究软模式和应变重分布在一个二维连续的介观模型的基础上金斯堡-朗道自由能完美的固体，补充了塑性无序的潜力，占剪切软化和重排。无论无序强度如何，我们的数值模拟显示软模式总是在材料的最软点处急剧达到峰值（与弹性界面的脱钉不同）。与普遍的观点相反，这个峰周围的变形晕并不总是具有四极（Eshelby样）形状。相反，对于有限和窄分布的无序，它看起来像一个断裂，应变场集中在一些容易的方向。这些发现是合理的分析计算的情况下，塑料障碍被限制在一个点样的“杂质”。在这种情况下，我们揭示了一个连续的家庭的弹性传播，这是相同的软模式和平衡配置。随着弹性介质各向异性的增加，该族在标准四极传播子和类四极传播子之间插值。因此，我们希望看到一个类似于裂纹的传播子，当断裂边缘的扩展区域已经沿着剪切方向软化，从而使材料各向异性，但还没有失败。我们推测，这可能是在仔细老化的玻璃宏观故障之前的情况。
2018-04-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large-scale atomistic study of plasticity in amorphous gallium oxide with a machine-learning potential
本研究利用机器学习原子间势开展大规模原子模拟，揭示了非晶Ga2O3在玻璃化转变和力学行为上的特性，发现其具有高塑性且比非晶氧化铝更能抵抗剪切带形成。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Metastability as a mechanism for yielding in amorphous solids under cyclic shear
本文研究了非晶态固体在循环剪切变形下的屈服行为，证明了它可以映射为在具有吸收边界的约束势场中的随机行走。由此产生的动力学是由第一次通过时间进入吸收状态，足以捕捉到最近观察到的非晶态固体的原子模拟的基本定性特征。我们的研究结果提供了深入了解的机制，潜在的收益率和它的鲁棒性。当激活逃逸吸收状态的可能性被添加，它导致一个独特的确定的阈值能量和屈服应变，从而提出了一个有吸引力的方法来理解疲劳失效。
2021-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Renormalization of elastic quadrupoles in amorphous solids
非晶态固体中的塑性由局部四极不稳定性介导，但是非晶态固体最终失效或熔化的机制是有争议的。在这项工作中，我们认为，这些现象可以在有限温度下的四极缺陷的弹性连续模型问题进行研究。提出了这个问题，并分析了缺陷的集体行为。利用重整化群和场论方法，发现该模型存在一个失稳型的屈服/熔化相变。
2020-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling plasticity of amorphous composites: Scalar is not enough
我们使用一个连续的介观模型来解决塑性复合材料的屈服性能，形成的主机材料和夹杂物具有不同的弹性和/或塑性性能。研究了在均匀外偏应力作用下复合材料的流动特性。我们发现，由于夹杂物引起的不均匀性，标量建模在一个单一的偏应变的对称性比外部施加的变形方面给出了不准确的结果。真实的建模必须包括所有可能的剪切变形。在一个二维系统中实现这个模型，我们表明，较硬的夹杂物的效果是非常弱的相对较高的浓度。而对于较软的夹杂物，这种影响要强得多，即使夹杂物的浓度很小，也会影响流动曲线的形状和临界应力。我们还提出了一个完整的三维模拟方案的细节，并获得相应的结果，无论是硬和软夹杂物。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Plasticity in amorphous solids is mediated by topological defects in the displacement field
非晶态固体在外加应力或变形下塑性屈服的微观机制尽管近年来有大量的研究活动，但仍然是难以捉摸的。大多数方法都试图识别未变形玻璃中可能引发塑性不稳定性的原子尺度结构“缺陷”或时空相关性。与此相反，在这里，我们表明，与塑性不稳定性相关的拓扑缺陷可以识别，而不是在静态结构的玻璃，而是在非仿射位移场变形。这些位错拓扑缺陷（DTDs）可以定量表征的Burgers电路（和由此产生的Burgers矢量），这是构建在微观非仿射位移场。我们证明了（i）DTDs是由于违反Cauchy-Born规则而导致的玻璃变形不相容的表现（ii）由此产生的平均Burgers矢量显示对应于主要塑性事件的峰，包括屈服转变处的壮观的非局部峰，这是由于反平行DTDs之间的吸引力相互作用而导致的自组织成剪切带;（iii）施密德定律的应用DTDs导致预测剪切带在45度的单轴变形，广泛观察到的实验和模拟。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-linear elasticity, yielding and entropy in amorphous solids
全息对偶已经被证明成功地将物理学中看似无关的问题联系起来。最近，软物质物理学和引力之间有趣的对应关系正在出现，包括非晶态固体流变学、弹性的有效场论和黑洞物理学之间的强烈相似性。然而，理论预测和实验/模拟观测之间的直接比较仍然有限。在这里，我们研究的非线性弹性的非晶材料的力学和热力学性质的剪切响应的影响，使用有效场和引力理论。颗粒物质模型的模拟定性地支持非线性弹性指数，屈服应变/应力和由于剪切引起的熵变之间的预测相关性。我们的方法开辟了一条道路，了解复杂的力学响应的非晶态固体，如剪切软化和剪切硬化的混合效应，并提供了可能性，研究流变学的固体状态和黑洞在一个统一的框架。
2022-04-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Random Pinning on the Yielding Transition of Amorphous Solid under Oscillatory Shear
本研究通过模拟随机钉扎对振荡剪切下非晶固体屈服转变的影响，发现钉扎增加使玻璃从脆弱变强，并显著抑制剪切带形成。
2024-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disorder Induced Nonlinear Mode Coupling and Symmetry Breaking in Amorphous Solids
本研究通过极小径向应变实验揭示非晶固体中无序诱导的非线性模式耦合导致对称性破缺，并用Michell解定量解释该现象。
2023-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Universality Class of Nano-Crystal Plasticity: Self-Organization and Localization in Discrete Dislocation Dynamics
尽管晶体和非晶系统中的微观缺陷特征不同，但塑性变形系统中雪崩行为的普适性已被广泛讨论。与无定形系统相反，结晶流动应力在高应变和/或加载速率下显著增加。我们进行模拟的二维离散位错动力学模型，最低限度地捕捉纳米晶变形的现象。在这个模型的背景下，我们证明了在大速率（> 1000/s）下位错塑性的经典速率依赖性，从根本上控制了系统的统计特性，因为它与位错成核竞争：在大速率下，该行为在统计上由“拖曳”移动位错的长程相关性主导。在小速率下，塑性局部化在小体积中占主导地位，并且发生雪崩行为的空间整合。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Learning local, quenched disorder in plasticity and other crackling noise phenomena
当远离平衡时，多体系统的行为强烈依赖于初始条件。一个典型的例子是结晶和非晶材料的塑性现象，它强烈地依赖于材料的历史。在塑性建模中，通过淬火、局部和无序的流动应力分布来捕获历史。虽然正是这种无序导致了在纳米级塑性形变过程中经常观察到的雪崩，但功能形式和缩放特性仍然难以捉摸。在本文中，一个通用的形式主义，推导出局部的无序分布，从现场响应（如应力/应变）的时间序列模型的裂纹噪声。我们证明了该方法的效率在滞后随机场伊辛模型，也已被用来模拟晶体和非晶塑性的弹性界面脱钉模型。我们发现，解决淬火无序分布的能力，提高了时间分辨率和样本数。
2018-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Criticality in elastoplastic models of amorphous solids with stress-dependent yielding rates
我们分析了不同的弹塑性模型接近屈服转变的行为。我们提出了两种规则的局部屈服事件：屈服发生在局部阈值以上，无论是在一个恒定的速率或与应力过剩的平方根增加的速率。我们建立了一个家庭的“静态”的通用临界指数，不依赖于这个动态的模型规则的细节：特别是，指数的雪崩尺寸分布$P(S)\sim S^{-τ_S}f(S/L^{d_f})$和指数描述的密度的网站在屈服的边缘，我们发现是$P(x)\simeq P(0) + x^θ$的形式与$P(0)\sim L^{-a}$控制极值统计。另一方面，我们讨论了“动态”指数，是敏感的局部屈服规则的细节。我们发现，除了控制雪崩持续时间的动力学指数$z$外，流量曲线的（逆）Herschel-Bulkley指数$β$（$\dotγ\sim(σ-σ_c)^β$）也进入这一类别，并且可以看出两种屈服率情况下的$\frac12$不同。我们通过计算Hébraud-Lequeux模型中的指数变化并找到一个相同的位移来分析支持这个数值观测。我们进一步讨论了一种替代的平均场近似，以产生仅基于所谓的赫斯特指数的累积机械噪声信号，这给出了良好的预测的指数提取的模拟完全空间模型。
2019-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Athermal Shear-Transformation-Zone Theory of Amorphous Plastic Deformation II: Analysis of Simulated Amorphous Silicon
在前一篇论文中，我们发展了非晶塑性的非热剪切转变区（STZ）理论。在这里，我们使用这个理论在分析的数值模拟塑性非晶硅Demkowicz和氩（DA）。除了体积力学性质外，这些作者还观察到了他们变形系统的内部特征，这些特征在重要方面挑战了我们的理论。我们提出了一个准热力学解释他们的观察，其中有效的无序温度，产生的机械变形远低于玻璃温度，支配的行为，其他状态变量的下降和不平衡与它。我们的分析指出，无论是由DA在他们的模拟中使用的步骤应变程序的限制，或者STZ理论描述应力-应变曲线快速瞬变的能力，或者两者兼而有之。一旦我们考虑到这个限制，我们就能够使我们的理论预测与模拟准确一致。
2007-01-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Brittle yielding of amorphous solids at finite shear rates
随着静态玻璃的动力学稳定性增加，非晶态固体显示出韧性到脆性的转变，这导致在准静态方案中由宏观剪切带的突然出现控制的材料失效。我们数值研究有限变形率如何影响延性和脆性屈服行为，使用模型玻璃在二维和三维空间。我们发现，有限的剪切速率系统地提高了不良退火系统的应力过冲，而不一定产生剪切带。对于退火良好的系统，非平衡的不连续屈服过渡涂抹有限的剪切速率，它是伴随着多个剪切带的出现，也已在金属玻璃实验中报道。我们发现，带的典型尺寸和它们之间的距离增加代数与逆剪切速率。我们提供了一个动态的缩放参数相应的长度尺度，基于剪切带的变形速率和传播时间之间的竞争。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Athermal Nonlinear Elastic Constants of Amorphous Solids
我们推导出最低的非线性弹性常数的非晶态固体在无热条件下（三阶），在组成粒子之间的相互作用势的表达式。当非晶态固体在无热极限下发生塑性流动或断裂等不稳定性时，这些常数的影响不可忽视;在这种情况下，弹性响应极大地增加，使系统远远超出线性范围。我们证明了现有的热非线性弹性常数理论在零温极限下收敛于我们的表达式。我们通过讨论两个例子来激发计算，其中这些非线性弹性常数在非晶态固体的弹塑性中起着至关重要的作用。第一个例子是塑性诱导的记忆，这是典型的非晶态固体（引起鲍辛格效应）。第二个例子是如何从非线性弹性常数的知识来预测下一个塑性事件。利用本文的结果，我们推导出一个简单的微分方程的最低特征值的Hessian矩阵在外部应变附近的机械不稳定性，这个方程预测的特征值如何消失的机械不稳定性和应变的值发生。
2010-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Coarse grained descriptions of the dynamics of yielding of amorphous solids under cyclic shear
针对循环剪切下非晶固体屈服动力学的模拟特征与现有理论模型的局限，该研究通过在模型中引入含反馈项的机械噪声，得到能反映屈服特征的真实动力学转变，并通过粗粒化变量为屈服动力学研究提供新见解。
2025-05-20 cond-mat.stat-mech
Goldstone fluctuations in the amorphous solid state
Goldstone模式的非晶态固体状态，由于随机局域化的粒子自发打破平移对称性，进行了讨论。从一个具有淬火无序的微观模型出发，确定对称性破缺是复制品的相对平移。Goldstone激发，对应于纯剪切变形，构造从长波长失真的序参量。弹性自由能的计算，它表明，戈德斯通波动破坏本地化在两个空间维度，产生一个二维的非晶态固体状态，其特征在于幂律相关性。
2003-10-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Scaling description of the yielding transition in soft amorphous solids at zero temperature
如果施加足够大的剪切应力，屈服应力材料会流动。尽管这种材料在工业上是普遍存在和相关的，但对于它们如何产生，甚至在温度可忽略不计和不存在诸如剪切带或断裂的流动不均匀性的最简单的情况下，也没有公认的微观描述。在这里，我们提出了一个缩放描述的屈服转变在非晶态固体软颗粒在零温度。我们的描述将表征屈服应力Σc附近流动曲线奇异性的赫歇尔-巴尔克利指数、在阈值处观察到的塑性雪崩的范围和持续时间以及作为它们屈服的应力增量x的函数的软点或剪切转变区的密度P（x）联系起来。我们认为屈服转变的临界指数可以用θ、df和z三个独立的指数来表示，它们分别表征软点密度、雪崩分形维数和雪崩持续时间。我们的描述与当弹性流形被驱动通过随机势时发生的脱钉过渡有一些相似之处，但也存在一些显著的差异。我们测试我们的参数在弹塑性模型，自动机模型中使用的那些类似的脱钉，但具有不同的相互作用内核，并找到令人满意的协议与我们的预测在二维和三维。
2014-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Plastic response of a 2D amorphous solid to quasi-static shear : I - Transverse particle diffusion and phenomenology of dissipative events
我们进行了广泛的模拟的二维LJ玻璃进行准静态剪切变形在T=0。我们分析了非仿射位移的分布在塑性，不可逆事件，弹性，可逆运动的贡献。由此，我们提取有关塑性事件之间的相关性和弹性非仿射噪声的信息。此外，我们发现，非仿射运动本质上是扩散的，具有明显的大小依赖的扩散常数。这些结果，补充密切检查的非仿射切线位移场的演变模式，导致我们提出一个现象学的塑性在这种无定形介质。它可以用小的、随机定位的剪切转变区的弹性加载和不可逆翻转来表示，这些剪切转变区通过它们的四极场弹性耦合。
2007-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Plastic Response of a 2D Amorphous Solid to Quasi-Static Shear : II - Dynamical Noise and Avalanches in a Mean Field Model
本文根据在前一篇论文[A]中导出的耗散现象学，建立了一个非晶态固体塑性的最小平均场模型。勒梅特角Caroli，arXiv：0705.0823]从广泛的分子模拟。它减少到一个合奏的动力学相同的剪切转换区通过动态噪声相互作用，由于长距离的弹性场引起的区域翻转本身。我们发现，这些成分足以产生翻转雪崩与幂律缩放系统的大小，类似于分子模拟中观察到的。我们进一步表明，雪崩的标度特性敏感地依赖于噪声谱的详细形状。这指出了在这些系统中开发一个现实的粗粒度的弹性描述的重要性。
2007-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Ductile and brittle yielding of athermal amorphous solids: a mean-field paradigm beyond the random field Ising model
本文在 Hébraud-Lequeux 弹塑性框架上统一描述非热非晶固体的延性与脆性屈服，揭示动力学与长程弹性相互作用导致雪崩和有限尺寸行为显著区别于随机场伊辛模型，并预测新的临界行为。
2024-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yielding, shear banding and brittle failure of amorphous materials
在自然界和技术中广泛存在的过程是由动力学转变控制的，由此最初处于固体状状态的材料然后塑性屈服。主要未解决的问题涉及任何材料是否会顺利和逐渐屈服（韧性行为）或突然和灾难性地失败（脆性行为）;样品退火，无序和剪切带形成在屈服和失败的开始中的作用;最重要的是，从实践的角度来看，任何即将发生的灾难性失败是否可以在它发生之前预测。我们解决这些问题，通过研究缓慢剪切非热非晶材料的屈服，在一个最小的介观晶格弹塑性模型。我们的贡献是四方面的。首先，我们阐明是否屈服将是韧性或脆性，对于任何给定的样品退火水平。第二，我们表明，屈服包括两个不同的阶段：一个预失效阶段，在此阶段中，小水平的应变异质性慢慢积累，其次是一个灾难性的脆性破坏事件，在此过程中，裂纹迅速传播通过合作线的塑性事件的样品。第三，我们提供了一个表达式的缓慢增长水平的应变不均匀性在破坏前的阶段，表示在宏观应力-应变曲线和样本大小，并与我们的模拟结果非常一致。第四，我们阐明的基本机制，通过该裂纹然后成核，并提供一个近似表达式的概率分布的剪切应变发生故障时，确定由一个单一的退火参数，和系统的大小方面表示的样品中固有的无序。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Do Athermal Amorphous Solids Exist?
本文研究了热力学极限下由有限程相互作用粒子组成的非晶态固体的弹性理论。弹性理论的存在要求所有的弹性系数，线性的和非线性的，达到一个有限的热力学极限。我们表明，对于这样的系统的存在的非仿射力学响应的弹性理论的所有非线性系数的异常波动的结果。当剪切模量存在时，第一非线性系数B_2出现反常涨落，第二非线性系数B_3和所有高阶系数（对称性不为零）在热力学极限内发散。这些结果对非晶态固体在有限应变下，甚至在零温下是否存在弹性（或坚固性）打上了问号。我们讨论了这些结果的物理意义，并提出在这些系统中，弹性永远不能从塑性解耦：非线性响应必须是非常实质性的塑性。
2011-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Criticality in the approach to failure in amorphous solids
非晶态固体的破坏是包括滑坡和地震在内的各种现象的基础。最近的实验表明，高塑性区域形成细长结构，在最大剪切应力$Σ_{\max}$附近尤其明显，在此发生失效。这一观察结果表明，$Σ_{\max}$作为一个临界点，这些结构的长度尺度发散，可能会导致宏观瞬态剪切带。在这里，我们认为，而不是整个固相（$Σ<Σ_{\max}$）是至关重要的，塑性总是涉及系统跨越事件，并且它们的幅度发散在$Σ_{\max}$独立的剪切带的存在。我们与这些重排的统计和分形特性的指数$θ$，捕捉的材料，这是观察到不断变化的应力的稳定性，我们确认我们的预测在弹塑性模型。
2015-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Dynamical Mechanism for Irreversibility in Cyclically Driven Amorphous Solids
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）；Jacob Blaustein Institutes for Desert Research（雅各布·布拉斯泰因沙漠研究所）
本研究揭示循环驱动非晶固体屈服时的不可逆性源于近简并塑性不稳定性竞争导致的轨迹分支，而非混沌动力学，平均场软点模型重现了该分支统计并明确其微观起源。
2026-08-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Creep dynamics of athermal amorphous materials: a mesoscopic approach
屈服应力流体显示复杂的动力学，特别是当被驱动到固体和流动状态之间的瞬态状态时。受致密非晶材料蠕变实验的启发，我们实施介观弹塑性描述来分析非热系统中的瞬态动力学。我们的平均场和空间相关的方法一致地再现了典型的实验应变率响应不同的步骤施加应力。此外，它们使我们能够理解应变速率减慢（蠕变）和应变速率加速（流化）阶段的基本过程。当外加应力接近静态屈服应力时，流化时间以幂律方式增加。该应力值与剪切启动实验中的应力过冲有关，并且已知其取决于样品制备和老化。通过计算空间分辨模型中累积塑性的相关性，揭示了蠕变动力学过程中不同的协同运动模式。
2018-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Prestressed elasticity of amorphous solids
非晶态固体中的预应力具有其形成的记忆，并且在其机械性能中起着深刻的作用，从硬化或软化弹性模量到移动振动模式的频率，以及在非线性区域中引导屈服和固化。在这里，我们开发了一套数学工具来研究预应力离散网络的弹性，解开混乱的影响，在配置和预应力混乱。将这些方法应用到预应力三角形晶格和非晶态固体的计算模型中，我们证明了预应力对弹性的重要性，并揭示了预应力引起的一些有趣的效应，包括预应力固体特有的应力响应的强烈空间异质性，最小偶极刚度的幂律分布，以及分类松弛模式的新标准。
2021-10-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deformation and Failure of Amorphous Solidlike Materials
自20世纪70年代以来，无定形、类固体材料的变形和破坏理论开始于应力驱动的模型，在该模型中，分子重排通过“剪切转变”发生在局部流动缺陷处。这张照片是现代理论的基础上的“剪切转换区”（STZ的），这是本评论的重点。我们首先描述的结构的理论一般条款，并显示几个应用程序，特别是：解释的应力-应变测量散装金属玻璃，剪切带的数值模拟分析，并使用STZ运动方程在自由边界计算。在这篇文章的后半部分，我们专注于简单的，我们称之为“非热”模型的非晶塑性，并使用该模型来说明如何出现的STZ理论在一个系统的非平衡态热力学制定。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct detection of plasticity onset through total-strain profile evolution
NOMATEN Centre of Excellence, National Centre of Nuclear Research（NOMATEN卓越中心，国家核研究中心）；Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）
固体中的塑性屈服强烈地依赖于各种条件，例如温度和加载速率，并且实际上，结构材料中屈服点的样本依赖性知识提高了机械行为的可靠性。通常，屈服是通过小规模或大规模的受控机械测试来测量的，其方式是将弹性（应力）与总变形测量区分开，或者通过识别塑性滑移贡献。在本文中，我们认为，而不是单独的弹性/塑性测量，屈服可以解开通过统计分析的总应变波动的演变过程中测量的配置文件在现场，通过数字图像相关。我们展示了两种不同的方法，精确量化屈服位置在广泛适用的晶体塑性模型，适用于多晶固体，无论是通过使用主成分分析或离散小波变换。我们测试和比较这些方法在合成数据的多晶模拟和各种屈服响应，通过施加的加载速率和应变率敏感性指数的变化。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Elastic avalanches reveal marginal behaviour in amorphous solids
非晶态固体的机械变形可以描述为由弹性部分组成，其中应力随应变线性增加，直到固体断裂或开始塑性变形的屈服点。然而，已经确定的是，应力与应变的表观线性实际上是一个更复杂行为的代理，具有微观塑性，反映在发散的非线性弹性系数中。一般来说，能源格局的复杂结构预计会引起对小扰动的奇异反应。在非热准静态制度，这种响应表现在一个无标度的塑性活动的形式。根据理论平均场计算（Franz和Spigler，Phys.Rev.E.，2017，95，022139），典型局部最小值附近的相空间几何形状。在这项工作中，我们描述了这种分布的简单模型的玻璃形成系统，我们发现，它的缩放是兼容的平均场预测系统以上的干扰过渡。这些系统表现出边际稳定性，并保持在静止状态的标度关系进行检查，并确认在弹性制度。通过研究系统尺寸和年龄对系统稳定性的影响，我们认为在热力学极限下，系统的边际稳定性是系统性的。
2019-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Deformation and flow of amorphous solids: An updated review of mesoscale elastoplastic models
无序固体的变形和流动，如金属玻璃和浓乳液，涉及到粒子的快速局部重排，引起长程变形场。为了描述这些非均质过程，弹塑性模型将材料处理为在弹性行为和塑性松弛之间交替的“介观”块的集合，当它们被加载时。塑性松弛事件以非常各向异性的方式重新分布系统中的应力。我们不仅回顾了这些模型提供的物理洞察力到实际问题，如应变局部化，蠕变和稳态流变学，但也解决了基本问题，他们在屈服点和雪崩的塑料事件的统计临界。此外，我们讨论了与并发平均场方法和相关问题，如晶体的塑性和弹性线的脱钉连接。
2018-07-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Locality and Non-locality in Elasto-plastic Responses of Amorphous Solids
目前许多关于非晶态固体塑性的理论都假定塑性形变是空间局部化的。本文提出了一系列数值试验来检验塑性形变的局部化程度。这些实验增加了对所观察到的弹塑性形变的弹性贡献的去除的严格性。它的结论是，对于我们所有的模拟协议的塑性形变不本地化，和他们的缩放是次广泛的。我们提供了一些措施的大小的塑性形变，所有这些显示子广泛的缩放特征的非平凡指数。我们提供了一些证据表明，次广泛的标度律的标度指数是非普遍的，这取决于无序的程度和系统的参数。然而，了解是什么决定了这些指数，应该对非晶态固体的物理学有相当大的启发。
2009-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Inertia and universality of avalanche statistics: The case of slowly deformed amorphous solids
本文用有限元方法数值求解了非晶态固体在准静态驱动极限下的变形动力学。我们研究了稳态塑性流动中应力应变信号的噪声统计，重点是低内耗散系统。我们分析了雪崩的大小和持续时间的分布和密度的剪切变换时，不同的阻尼强度。与过阻尼情况下的雪崩相反，由屈服点普适指数主导，惯性雪崩由非普适阻尼相关反馈机制控制;最终将相关性的作用忽略不计。尽管如此，雪崩的一些一般性质仍然存在，并且可以提出新的标度关系。
2017-01-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the critical exponents of the yielding transition of amorphous solids
本文数值研究了二维非晶态固体在外剪切作用下的屈服转变。我们使用的标量模型的总的局部应变的值，我们来自系统中的弹性相互作用的完整（张量）的描述，其中塑性形变占通过引入一个随机的“塑性无序”的潜力。这个标量模型被认为是等效于收集的普朗特-汤姆林森粒子，这是通过Eshelby四极核耦合。数值模拟结果表明，在临界应力附近，应变率-应力曲线的形式为$\dotγ\sim (σ-σ_c)^β$。值得注意的是，我们发现，$β$的值取决于所使用的微观塑性潜力的细节，确认和提供额外的支持，以前得到的结果与完整的张量模型。% \cite{Jagla_Yiel}。为了使这一结果合理化，我们认为标量模型中的Eshelby相互作用可以在一种“动态”平均场中被处理成一个很好的近似，该平均场对应于一个Prandtl-Tomlinson粒子，该粒子在所有其他粒子产生的随机噪声的存在下由施加的应变率驱动。这种Prandtl-Tomlinson粒子的动力学表现出不同的值的$β$指数依赖于微观势的分析性质，从而支持的数值模拟的结果。此外，我们发现，依赖于动力学的细节的其他临界指数也表现出与无序的形式的依赖性，而静态指数是独立的无序的细节。最后，我们将展示我们的标量模型与其他弹塑性模型和广泛使用的平均场版本被称为Hébraud-Lequeux模型。
2018-03-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Dynamic phase diagram of plastically deformed amorphous solids at finite temperature
非晶态固体在无热准静态变形下发生的屈服转变一直是许多理论和计算研究的主题。在这里，我们扩展这个分析，包括在有限的剪切速率的热效应，专注于温度如何改变雪崩。我们推导出一个非平衡相图捕捉温度和应变率的影响如何竞争，雪崩重叠时，以及是否有限尺寸的影响占主导地位的温度效应。通过模拟的弹塑性模型在两个维度和平均场近似的预测进行了测试。我们发现一个新的缩放温度依赖性软化在低应变率制度时，雪崩不重叠，和温度依赖性赫歇尔-Bulkley指数在高应变率制度时，雪崩重叠。
2022-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Detection of the onset of yielding and creep failure from digital image correlation
在许多应用中，需要对结构材料的塑性和失效特性进行非破坏性评估。通过这种方式，安全性和弹性特征可以得到显著改善。然而，虽然故障可以通过裂纹可见，塑性通常是不可见的，高度依赖于微观结构。在这里，我们表明，一个方程的基础上的主成分分析的方法是能够检测屈服和三级蠕变发病，直接从应变场获得的数字图像相关性，适用于组件，连续和非破坏性。我们证明了该方法的适用性，以产生镍基海恩斯230金属合金多晶样品，其特征在于通过电子显微镜和基准使用连续多晶塑性建模。此外，我们成功地将这种方法应用于屈服在单轴拉伸的哈氏合金X多晶样品，也准脆性纤维复合材料在单轴拉伸下的三级蠕变的发病。我们的结论是，有关键功能的时空波动的局部应变场，可用于推断力学性能。
2022-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Direct Identification of the Glass Transition: Growing Length Scale and the Onset of Plasticity
理解玻璃的机械性质仍然是难以捉摸的，因为玻璃化转变本身并没有完全理解，即使在二维玻璃形成物的充分研究的例子中也是如此。在这种情况下，我们在这里证明：（i）一个直接的证据，在玻璃化转变的发散长度尺度（ii）的玻璃化转变的识别与流体状区域的消失和（iii）外观在玻璃状态的流体状区域时，施加机械应变。这些流体状区域与非晶态固体中塑性的开始有关。在接近玻璃化转变时发散的弛豫时间是定量相关的。
2006-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Finite Disorder Critical Point in Brittle-to-Ductile Transition in Amorphous Solids with Aspherical Impurities
本研究通过分子动力学模拟探究非球形杂质对非晶固体脆-韧转变的影响，发现杂质形状、转动自由度与浓度会调控材料屈服行为，有限尺寸标度分析揭示了有限无序临界点的存在。
2025-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean-field description of plastic flow in amorphous solids
非晶材料的破坏和流动是包括地震和滑坡在内的各种现象的核心。有越来越多的证据表明，流动和逮捕阶段之间的屈服过渡是一个临界现象，但相关的指数不理解，即使在平均场水平，流行的模型的有效性是有争议的。在这里，我们解决了一个平均场模型，捕捉广泛的分布所产生的塑性，其行为是有偏见的Lévy飞行附近的吸收边界的机械噪声。我们计算表征剪切变换密度的指数$θ$ $P(x)\sim x^θ$，其中$x$是它们屈服的应力增量。我们发现，各向同性热淬火后，$θ=1/2$。然而，$θ$连续地依赖于所施加的剪切应力，这种依赖性不是单调的，并且其在屈服应力处的值不是普适的。该模型合理化以前无法解释的意见，并捕捉合理的指数在三维的值。在四个维度的指数值准确地预测。这些结果支持了真正的平均场模型在大尺度下的适用性，并对屈服转变的性质提出了根本性的问题。
2017-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fronts Propagation at the Onset of Plastic Yielding
塑性屈服开始的有限阈值（屈服应力）的存在是塑性力学的普遍特征。这种干扰-解除干扰的转变自然是由一个非线性内部态场的动力学来解释的。我们表明，在非热剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性，过渡是伴随着塑性战线的传播。我们进一步表明，平均场论不能选择这些方面的速度和超越平均场的描述，包括波动和相关性的影响，导致在方程中的新的非局部项。最后，我们证明了新的条款，与相关的内在的长度尺度，提供了一个速度选择机制的塑料战线。
2008-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
