具有接触老化的模型颗粒物质中从剪切带到地震的演化

我们对受剪切的均匀非热多分散软盘系统进行了分子动力学模拟。对于粒子间纯排斥相互作用，在外部围压作用下，可获得从临界屈服应力起始的单调流动曲线（应变率 vs. 应力），且平均而言变形在系统中均匀分布。随后我们在相互作用势中增加短程吸引贡献，其强度随粒子接触时间逐渐增长而增大，模拟系统中的老化效应。此时流动曲线呈现重入行为，即出现负斜率区域。在该区域内，变形局域化为宽度明确的剪切带，其宽度随全局应变率降低而减小。在极低应变率下，剪切带变得极薄，变形呈现显著的粘滑行为。该 regime 可描述为系统具有一条断层，其中变形以表征地震的现象学发生。由此，我们所分析的系统将大应变率下的均匀变形 regime、中应变率下以剪切带形式的局域变形 regime 以及极低应变率下的地震现象联系起来。该现象学的统一要素是源于模型中年老化机制的重入流动曲线的存在。