剪切颗粒流中的晶粒破碎：弱化效应、能量耗散与应变局部化

我们利用适用于具有硬核粒子相互作用系统的非晶塑性剪切变换区（STZ）理论，描述了存在晶粒断裂情况下的无序颗粒材料的剪切流动。为此，我们在类似于分子玻璃分析的统计热力学框架内，建立了该系统的运动方程。对于硬核系统，内部构型无序的量由压实度 $X = \partial V / \partial S_C$ 表征，其中 $V$ 和 $S_C$ 分别为体积和构型熵。晶粒破碎通过基于断裂力学的特征晶粒尺寸 $a$ 的时间演化本构方程来描述。我们表明，如果材料具有速率强化特性，晶粒破碎是一种弱化机制，会显著降低大应变率下的流动应力。我们还表明，如果颗粒材料充分老化，构型无序的空间不均匀性会导致应变局部化。我们也发现，在小剪切应变下，晶粒分裂对粉碎作用贡献显著，而在大剪切位移下，晶粒磨损则占主导地位。