Infrastructure materials, such as rocks and concrete, exhibit an array of intricate and interrelated dynamic mechanical behaviors that act across a broad range of size scales. Modeling these dynamic behaviors is important for understanding safe design, application, and maintenance practices. One particular and fascinating nonlinear dynamic mechanic response - slow dynamics - is characterized by a self-recovering hysteretic stress-strain relationship. Here we formulate a mechanistic model for slow dynamics, which we call a mechanistic diffusion model (MDM), based on coupled mechanical and diffusional processes. Diffusion-driven moisture migration nearby the minuscule regions surrounding granular contact points within a cracked solid serves as the physical foundation of the model. Diffusion physics explains fast conditioning rates, as moisture is vaporized, and relatively slow recovery process rates, as the moisture condenses back to equilibrium conditions. The MDM provides physically-based justification for environment and strain activated observations noted in previous slow dynamic experiments. The MDM is verified against new experimental data of internal humidity and mechanical softening observed in a porous solid during dynamic excitation. The MDM model predicts, and the accompanying experiment successfully exhibits, internal humidity changes with slow dynamic nonlinearity of the test material. The MDM model identifies a physical mechanism of transient nonlinearity and provides a framework to interpret the significance of observed slow dynamic nonlinear behaviors.

基础结构材料（例如岩石和混凝土）表现出一系列复杂且相互关联的动态机械行为，这些行为在各种尺寸范围内起作用。对这些动态行为进行建模对于理解安全设计，应用程序和维护实践非常重要。一种特殊而引人入胜的非线性动态力学响应-慢速动力学-具有自我恢复的滞后应力-应变关系。在这里，我们基于耦合的机械过程和扩散过程，为慢动力学建立了一个机械模型，我们称其为机械扩散模型（MDM）。扩散驱动的水分迁移在裂化固体中靠近颗粒接触点的微小区域附近，是模型的物理基础。扩散物理学解释了快速调节速率，随着水分蒸发，水分凝结回到平衡状态，恢复过程速度相对较慢。MDM为先前慢动态实验中提到的环境和应变激活观测提供了基于物理的理由。根据新的内部湿度和动态激励过程中在多孔固体中观察到的机械软化的实验数据验证了MDM。MDM模型可以预测并伴随实验成功地显示出内部湿度的变化以及测试材料的缓慢动态非线性。MDM模型确定了瞬态非线性的物理机制，并提供了一个框架来解释观察到的缓慢动态非线性行为的重要性。MDM为先前慢动态实验中提到的环境和应变激活观测提供了基于物理的理由。根据新的内部湿度和动态激励过程中在多孔固体中观察到的机械软化的实验数据验证了MDM。MDM模型预测并伴随实验成功显示出内部湿度的变化以及测试材料的缓慢动态非线性。MDM模型确定了瞬态非线性的物理机制，并提供了一个框架来解释观察到的缓慢动态非线性行为的重要性。MDM为先前慢动态实验中提到的环境和应变激活观测提供了基于物理的理由。根据新的内部湿度和动态激励过程中在多孔固体中观察到的机械软化的实验数据验证了MDM。MDM模型预测并伴随实验成功显示出内部湿度的变化以及测试材料的缓慢动态非线性。MDM模型确定了瞬态非线性的物理机制，并提供了一个框架来解释观察到的缓慢动态非线性行为的重要性。根据新的内部湿度和动态激励过程中在多孔固体中观察到的机械软化的实验数据验证了MDM。MDM模型预测并伴随实验成功显示出内部湿度的变化以及测试材料的缓慢动态非线性。MDM模型确定了瞬态非线性的物理机制，并提供了一个框架来解释观察到的缓慢动态非线性行为的重要性。根据新的内部湿度和动态激励过程中在多孔固体中观察到的机械软化的实验数据验证了MDM。MDM模型可以预测并伴随实验成功地显示出内部湿度的变化以及测试材料的缓慢动态非线性。MDM模型确定了瞬态非线性的物理机制，并提供了一个框架来解释观察到的缓慢动态非线性行为的重要性。