循环剪切非晶固体多周期动力学中的协同效应

非晶材料（如玻璃、胶体或颗粒材料）中的塑性由称为“软斑”的局部重排所介导。实验和模拟表明，软斑是双态实体，当它们切换状态时通过产生的四极位移场相互作用。当系统受到循环应变驱动时，软斑可以在一个或多个驱动周期后返回其原始状态。在这种情况下，系统具有周期性动力学，并将始终重复相同的微观状态。这里我们关注多周期动力学，即周期大于驱动周期的动力学，并使用图论方法分析数值模拟得到的动力学。在该方法中，在施加应变范围内纯弹性地相互转化的力学稳定构型由顶点表示，而从一个稳定构型导向另一个的塑性事件由有向边表示。一种基于图拓扑和软斑位移场的算法揭示，多周期行为源于某些软斑的状态在多于一个周期后重复，并提供了关于允许此类动力学的机制的信息。为了更好地理解多周期性背后的物理机制，我们使用了一个相互作用 hysteron 的模型。每个 hysteron 是代表滞回软斑动力学的简化双态单元。我们在该模型中识别出几种多周期性机制，其中一些涉及多周期 hysteron 之间的直接相互作用，另一种源于涉及多个 hysteron 的协同动力学。这些协同事件在存在更多 hysteron 时自然更常见，从而解释了为何多周期性在较大驱动振幅下更普遍。