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具有返回点记忆的滞回模型状态转移图的结构:I. 一般理论

无序系统与神经网络 2019-05-21 v3 软凝聚态物质 统计力学 数学物理 math.MP

摘要

我们考虑由缓慢变化的外场驱动的无热准静态动力学(AQS)无序系统。我们的兴趣在于一种自动机描述(AQS-A),它以由驱动场触发的状态转移图来表示 AQS 动力学。这类系统的一个特殊特征是返回点记忆(RPM),即系统在循环外场时倾向于返回到相同的微观状态。已知三个条件的存在,即(1)构型集合上的偏序;(2)无穿越性质;以及(3)对单调驱动场的绝热响应,意味着 RPM。当周期性驱动时,此类系统至多在一个周期的瞬态后进入循环响应。然而条件(1)–(3)只是充分的而非必要的。事实上,我们表明 AQS 动力学自然提供了一种更具选择性的偏序,由于其与滞回环的联系,它是建立 RPM 的自然选择。这使我们能够考虑展现 RPM 但不一定具备无穿越性质的 AQS-A。我们称此类自动机为 \ellAQS-A,并推导出它们的状态转移图结构。我们的核心发现是,RPM 约束了滞回环的{\em 环内}结构,即其分层组织为子环,但不约束{\em 环间}结构。我们证明环内结构的拓扑可以自然地用有序树表示,且相应的状态转移图是平面的。另一方面,RPM 性质并不显著限制环间转移。因此,展现 RPM 并受周期强迫的系统可在进入周期响应之前经历大量瞬态循环。此类系统甚至可展现次谐波响应。

关键词

引用

@article{arxiv.1802.03096,
  title  = {The structure of state transition graphs in hysteresis models with return point memory: I. General Theory},
  author = {Muhittin Mungan and M. Mert Terzi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1802.03096},
  year   = {2019}
}

备注

55 pages, 16 figures. Rearrangement of material in the introductory part. Former Section 2 has been merged into preceding and succeeding section. Minor typos corrected. To appear in Ann. H. Poinc