Amorphous materials under stresses: understanding critical behavior
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Date
2022
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Abstract
Gran parte de los materiales que utilizamos a diario no se comportan como
un sólido elástico o un fluido newtoniano cuando se les aplica deformación. Dentro de la extensa lista de estos materiales que presentan características no lineales en cantidades macroscópicas, podemos encontrar muchos alimentos que consumimos o incluso la piel humana. Comprender estos comportamientos particulares actualmente representa un desafóo importante con aplicaciones en la industria y la medicina. Para responder algunas de las preguntas que estos materiales particulares presentan hoy en día, en esta tesis, utilizando simulaciones numéricas de alto nivel, estudiamos dos fenómenos no lineales críticos, el fenómeno de “Yielding” y el fenómeno de “Strain-Stiffening”. En particular, la transición de “Yielding” se observa en materiales donde, dependiendo de la tensión aplicada, es posible pasar
de un estado mecánicamente estable a uno que fluye como un líquido. En este contexto, mediante simulaciones de partículas blandas, se realiza el cálculo de los exponentes críticos que gobiernan el régimen fluido para dos escenarios de esfuerzos aplicados, y se estudia cómo las estadísticas de avalanchas pueden caracterizar el flujo. Finalmente, para el fenómeno “Strain-Stiffening”, se propone un nuevo modelo de redes semi-flexibles capaces de replicar este comportamiento, donde un sistema blando se transforma en uno rígido mediante la aplicación de una deformación. A su vez, este modelo es capaz de explicar y predecir de buena manera los exponentes críticos que gobiernan la transición.
Description
Tesis (Doctor en Física)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2022