Forscher enthüllen raumzeitliche Abfolge von Scherbändern in amorphen Festkörpern

Das genaue Verständnis der Entstehung von Scherbändern in amorphen Festkörpern ist aufgrund der intrinsischen Verschränkung von drei elementaren lokalen atomaren Bewegungen noch immer ein Rätsel: Scherung, Dilatation und Rotation.

Kürzlich haben Forscher des Instituts für Mechanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IMCAS) die räumlich-zeitliche Abfolge von Scherbändern in amorphen Festkörpern durch Entkopplung und quantitative Charakterisierung der stark verschränkten Scher-, Dilatations- und Rotationsströmungseinheiten enthüllt.

Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Physikalische Überprüfungsforschung.

Die Forscher schlugen ein neues theoretisches Protokoll vor, nämlich das Zwei-Term-Gradienten-Modell (TTG), das sowohl affine als auch nicht-affine Verformungskomponenten abdeckt, um das plastische Verhalten in ungeordneten Materialien zu demonstrieren.

Diese Kombination führt zu einer viel umfassenderen und effektiveren Beschreibung des lokalen Deformationsfeldes über das herkömmliche, rein affine oder nicht-affine Modell hinaus.

Basierend auf diesem theoretischen Rahmen entschlüsselten die Forscher die stark verschränkten Scher-, Dilatations- und Rotationsereignisse. Somit konnte mit der beispiellosen räumlichen und zeitlichen Auflösung das plastische Verhalten umfassend als operative Manipulation von neu definierten Scher-dominierten Zonen (SDZ), Dilatations-dominierten Zonen (DDZ) und Rotations-dominierten Zonen (RDZ) demonstriert werden.

Nach dieser atomistischen Demonstration mit drei Einheiten wird das intuitive physikalische Bild von der anfänglich synchronen Bewegung bis zum Beginn des lokalisierten Scherbandes enthüllt, das sich als Perkolationsprozess lokalisierter plastischer Bereiche mit kritischer Power-Law-Skalierungsnatur manifestiert, ähnlich der klassischen Perkolationstheorie.

Diese Ergebnisse liefern Einblicke in das Verständnis des plastischen Verhaltens in ungeordneten Materialien.