纳米尺度下受限非晶固体的几何控制失效机制
统计力学
2019-07-10 v1 无序系统与神经网络
介观与纳米尺度物理
软凝聚态物质
摘要
受限在纳米尺度的非晶固体展现出大量尚待探索的新现象。特别是，此类固体对机械载荷的响应尚不清楚，且如实验所证明的，其与由相同材料制成的块体样品有显著差异。失效模式与机制受限于受限的几何形状以及样品中界面效应与外部力学场所施加的时间尺度之间的相互作用的强烈影响。在此，我们给出受限模型玻璃在恒定应变率膨胀下空腔形成的机制。该体系针对变化的几何长宽比与样品尺寸进行了研究。我们的结果表明，对于给定的温度和应变条件，当长宽比达到临界值时样品出现空化，而低于该长宽比时样品通过形成颈缩而断裂。临界长宽比与依赖于应变率和温度的颈缩临界曲率相关联。若超过此临界曲率，系统的自由能将通过空腔的形成而最小化。我们的研究揭示了纳米尺度上一种新颖的空腔形成机制。这很可能是小受限系统中机械载荷下材料失效的普适机制。
引用
@article{arxiv.1907.04079,
title = {Geometry-controlled Failure Mechanisms of Amorphous Solids on the Nanoscale},
author = {Kallol Paul and Ratul Dasgupta and Jürgen Horbach and Smarajit Karmakar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.04079},
year = {2019}
}