Shear thickening of highly viscous granular suspensions
实验研究了振荡剪切下稠密颗粒悬浮液的剪切增稠现象。直接成像的悬浮液-空气界面，我们观察到膨胀超过一个临界应变$γ_c$和剪切增稠的最大围压达到和接触线移动的结束。分析剪切剖面，我们提取由于流体动力学$η_μ$、扩张$η_c$和沉降$η_g$的粘度贡献。$η_g$控制剪切稀化状态，而$η_μ$和$η_c$共同决定剪切增稠行为。当悬浮液的粘度从10 cst变化到1000 cst时，发现$η_μ$与$η_c$竞争并软化剪切增稠的不连续性质。
2014-04-28 cond-mat.soft
The Breakdown of Kinetic Theory in Granular Shear Flows
我们研究两个基本假设的动力学理论-二元碰撞和分子混沌-使用数值模拟剪切颗粒材料。我们调查了广泛的密度和恢复系数，并表明，动力学理论在大密度和小恢复系数。在动力学理论失败的制度，有一个相关的空间相关的晶粒簇的出现。
2005-07-13 cond-mat.soft
Onset of Irreversibility in Cyclic Shear of Granular Packings
本文研究了不可逆性在致密颗粒介质中的发生，该介质在裂底几何中受到循环剪切。为了探测微观和中尺度，我们在一系列剪切应变振荡中以3D方式对珠轨迹进行成像。虽然珠失去和恢复接触的邻居在一个周期，接触网络的拓扑结构表现出可逆的小振荡幅度的属性。随着反转幅度的增加，发生向不可逆扩散状态的转变。
2012-01-24 cond-mat.soft
Kinetic theory for strong uniform shear flow of granular media at high density
本文讨论了由单分散赫兹球组成的流化颗粒床的均匀剪切流动。考虑到高密度周围的玻璃化转变密度的非弹性赫兹球，我们报告的牛顿粘度以及Bagnold系数的动力学理论表达式。讨论了输运系数对密度和恢复系数的依赖关系。
2017-10-12 cond-mat.soft
A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials
本文推广了无摩擦颗粒材料流变学的一个新理论[K. Suzuki和H. Hayakawa，Phys. Rev. Lett. 2015，115，098001]的情况下，摩擦盘在两个维度上。采用分子动力学模拟的摩擦接触模型，从广义Green-Kubo公式出发，推导出剪切应力、颗粒温度和自旋温度的差分方程，其中所有项均由微观表达式给出.差分方程的数值解不仅描述了流动曲线，而且再现了剪切应力的滞后，这可以是摩擦盘的不连续剪切增厚的签名。
2017-03-07 cond-mat.soft
Shear modulus and reversible particle trajectories of frictional granular materials under oscillatory shear
在这项研究中，我们数值研究的机械响应和轨迹的摩擦颗粒在振荡剪切下的可逆阶段，颗粒轨迹形成闭环屈服点以下。当摩擦系数较小时，储能模量表现出软化，损耗模量在准静态极限下保持有限。随着摩擦系数的增加，软化和残余损耗模量被抑制。的存储和损耗模量满足标度律，如果它们被绘制为由应变振幅和颗粒的直径划分的环轨迹的面积的函数，至少对于它们的小值。
2021-05-28 cond-mat.soft
Three-dimensional shear in granular flow
本文研究了裂底库埃特池中颗粒剪切流随高度的变化规律。使用粒子跟踪，磁共振成像，和大规模的模拟，我们发现一个过渡的剪切的性质作为一个特征高度$H^*$被超过。在$H^*$下方有一个中央固定核;在$H^*$上方，我们观察到与扭转失效相关的额外轴向剪切的开始。径向和轴向剪切剖面在性质上是不同的：径向范围很宽，并随高度增加，而轴向宽度保持狭窄和固定。
2005-12-09 cond-mat.soft
Dilatancy of frictional granular materials under oscillatory shear with constant pressure
本文对二维摩擦颗粒系统在定常压力作用下的振荡剪切进行了数值模拟。我们发现，该系统经历的应变增加的双折射。我们证实，压实也发生在一个中间的应变幅度为一个小的相互摩擦系数之间的颗粒。压实度与围压有关，而压实度与围压关系不大。
2021-02-03 cond-mat.soft
Continuum approach to wide shear zones in quasi-static granular matter
缓慢和密集的颗粒流往往表现出狭窄的剪切带，使他们不适合连续描述。然而，光滑的颗粒流已被证明发生在特定的几何形状，如线性剪切在重力的情况下，缓慢的斜面流，最近，在分裂底部库埃特几何形状的流动。在这些系统中的宽剪切区域应该服从连续描述，理论上的挑战在于找到内部应力和流场之间的本构关系。我们提出了一套可测试的本构假设，包括率独立性，并调查的流动几何形状所施加的本构关系的额外限制。在高度对称的线性剪切流和斜面流中的宽剪切层与简单的本构假设是一致的，即与固体摩擦类似，有效摩擦系数（剪切应力与正应力之比）是常数。然而，这一标准的颗粒流的图片被证明是不一致的流动在不太对称的分裂底部的几何形状-这里的有效摩擦系数必须在整个剪切带变化，否则剪切带局部化。我们建议，一个微妙的依赖关系的有效摩擦系数的滑动层的取向相对于体积力是至关重要的理解缓慢的颗粒流。
2005-10-19 cond-mat.soft
Shear thickening and migration in granular suspensions
我们研究了非布朗粒子的稠密悬浮液中剪切增稠的出现。我们结合局部速度和浓度测量使用磁共振成像与宏观流变实验。在稳定状态下，我们观察到的材料是异质的，我们发现，局部流变性呈现出连续的过渡，在低剪切速率从粘性剪切增稠，Bagnoldian，行为与剪切应力成比例的剪切速率平方，预测的缩放分析。我们发现，从一个出乎意料的快速迁移的晶粒，我们归因于Bagnoldian流变学的出现的异质性的结果。迁移过程中观察到伴随着宏观瞬态不连续剪切增稠，因此这不是一个固有的性质的颗粒悬浮液。
2011-05-03 cond-mat.soft
Scaling laws for frictional granular materials confined by constant pressure under oscillatory shear
本文采用数值方法研究了二维定常压力下摩擦颗粒系统在振荡剪切作用下的流变特性。发现了储能和损耗模量与缩放应变幅的几个标度律，大应变幅下塑性区的标度律可以通过接触力的角分布来理解。通过考虑物理机制，估计了标度指数。
2020-04-16 cond-mat.soft
Rheological regimes in agitated granular media under shear
本文通过测量空气流化玻璃颗粒在五个数量级剪切速率范围内的流变行为，提出用佩克莱特数和剪切-流化功率比两个无量纲数界定所有流变状态，并建立统一本构关系。
2025-02-19 cond-mat.soft
Edwards thermodynamic framework controls density segregation in cyclically sheared granular materials
该研究通过X射线断层扫描实验探究准静态循环剪切下不同密度颗粒的偏析现象，基于Edwards统计系综的有效颗粒热力学框架可解释该偏析行为，且偏析温度与Edwards致密化温度在误差范围内一致。
2024-07-15 cond-mat.soft
Alignment-induced depression and shear thinning of anisotropic granular media
该研究通过分底剪切实验发现，各向异性颗粒的排列导致剪切带中心凹陷，并利用标度律关联长径比与宏观摩擦及有效粘度，揭示了剪切变稀行为。
2024-04-18 cond-mat.soft
Shear zone refraction and deflection in layered granular materials
对层状散粒体中剪切带的折射和偏转进行了实验和数值研究。我们表明，（i）根据最近的理论预测[T。Unger，Phys. Rev. Lett. 98，018301（2007）]剪切带在层状系统中类似于光折射地起作用，（ii）带折射遵守从几何光学已知的斯涅耳定律，以及（iii）在自然压力条件下（即在存在重力的情况下），该带也可以通过界面偏转，从而避免高摩擦材料的变形。
2009-12-09 cond-mat.soft
Self-diffusion in inhomogeneous granular shearing flows
在这封信中，我们讨论了流动的不均匀性如何影响颗粒流的自扩散行为。而自扩散缩放已被很好地表征在过去的均匀剪切，剪切局部化和非局部性的流动的影响还没有被研究。因此，我们目前的测量自扩散系数的离散数值模拟的稳定，不均匀，碰撞剪切流几乎相同的，摩擦，非弹性球。我们专注于大范围的致密固体体积分数，对应于地球物理和工业剪切流的碰撞相互作用占主导地位。我们首先比较测量值，与基于剪切速率的缩放，然后，基于颗粒温度的缩放。我们发现，后者在折叠数据方面比前者做得更好。研究结果为非均匀剪切流扩散模型的建立奠定了基础，对处理混合和分离问题具有一定的参考价值。
2022-09-23 cond-mat.soft
Morphologies of three-dimensional shear bands in granular media
本文给出了散粒体轴对称三轴剪切试验中自发对称性破缺应变局部化的数值结果。我们用三维离散元法模拟了球形颗粒的剪切带形成。我们表明，局部剪切强度，颗粒的角速度，配位数，和局部孔隙比相关，它们中的任何一个都可以用来识别剪切带，但后两个是不太敏感。计算的剪切带形态与实验结果吻合较好。我们表明，边界条件起着重要的作用。根据观测结果讨论了剪切带的形成机制，并与实验结果进行了比较。在大应变，强制对称，我们发现应变硬化。
2007-01-03 cond-mat.soft
Diffusion and Velocity Auto-Correlation in Shearing Granular Media
我们进行了数值模拟，以研究颗粒扩散在稳态剪切模型颗粒材料在两个维度的堵塞密度和零温度。我们证实了其他人的研究结果，扩散常数取决于剪切速率为$D\sim\dotγ^{q_D}$与$q_D<1$，并着手确定$q_D$和其他指数之间的关系，表征干扰过渡。然后，我们检查的速度自关联函数，注意到它是由两个不同的时间尺度的过程，并确定一个新的基本指数，$λ$，其特征的代数衰减的相关性与时间。
2009-10-14 cond-mat.soft
Flow-Arrest Transitions in Frictional Granular Matter
采用恒应力离散元模拟方法研究了摩擦颗粒物质剪切流动与剪切停止状态之间的转变。通过使摩擦颗粒的稀体系经受恒定的外部剪切应力和压力，摩擦依赖的临界剪切应力和密度被清楚地识别，两者都表现出低摩擦和高摩擦之间的交叉。临界剪切应力分叉两个非平衡稳态：（i）稳定状态的剪切流的特征在于一个恒定的变形速率，和（ii）剪切制动的特征在于时间衰减蠕变到一个静态稳定状态。在临界剪切应力以下的时间$t_{c}$发生制动，该时间表现出重尾分布，其均值和方差在临界剪切应力下以幂律发散，具有摩擦依赖指数，该指数也表现出低摩擦和高摩擦之间的交叉。这些观察结果表明，临界剪切应力附近的颗粒逮捕是高度不可预测的，并强烈影响颗粒间摩擦。
2019-01-30 cond-mat.soft
Topological constraints suppress shear localization in granular chain ensembles
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究通过颗粒链集合实验和模拟，揭示拓扑约束抑制剪切局部化并增强剪切硬化，为理解颗粒流变特性提供了新视角。
2026-02-10 cond-mat.soft
Collective rheology in quasi static shear flow of granular media
本文讨论了在准静态颗粒流中，哪些因素决定了应变场的基本问题。结果表明，用应力-应变率关系来理解准静态流变学是不恰当的。另一种方法进行了讨论，其中的局部变形被认为是在附近的变形的原因。我们提出了一个连续介质模型，其中局部剪应变与其拉普拉斯算子成正比，比例因子由局部应力决定。预测的行为进行了测试，在一个三维剪切细胞通过计算机模拟。我们设置的简单性使得它非常适合演示和研究集体粒度流的基本开放问题。所观察到的剪切剖面解释的框架内建议的模型。
2010-09-20 cond-mat.soft
Evolution of Internal Granular Structure at the Flow-Arrest Transition
采用组构张量描述颗粒材料的内部接触和力网络，研究了颗粒材料在剪切停止和剪切流动状态下内部颗粒结构的演化。当摩擦颗粒的稀释系统受到恒定的压力和剪切应力，体积应力比是很好的预测从其接触和力网络的各向异性在瞬态流之前稳定的剪切流或剪切制动。虽然发病的剪切制动是一个随机过程，逮捕时的织物张量分布在几乎相等的贡献力和接触网络各向异性的体积应力比。随着系统规模的增加，分布似乎变得更窄。在剪切制动状态下的接触网络的各向异性是令人想起的剪切堵塞填料中观察到的织物各向异性。
2020-05-19 cond-mat.soft
Long Range Correlations in Granular Shear Flow I: Numerical Evidence
我们研究了颗粒剪切流中长程相关性的出现。通过增加模拟颗粒流的密度，我们观察到一个自发的过渡，从稀制度，其中的相互作用是由二元碰撞为主，到一个密集的制度，其特征在于大型的力网络和集体运动。随着密度的增加，由于碰撞的耗散性质，相互作用的颗粒倾向于形成同时接触的网络。我们通过测量颗粒力之间的相关性来量化这些网络的大小，并发现随着网络大小的增加，接触力的统计数据发生了巨大的变化。
2006-12-28 cond-mat.soft
Modified Archimedes' principle predicts rising and sinking of intruders in sheared granular flows
我们通过计算确定了剪切颗粒流中单个球形入侵颗粒的力随颗粒大小、颗粒密度、剪切速率、上覆压力和重力加速度的变化。该力的大小与阿基米德原理预测的浮力相似，但与阿基米德原理预测的浮力不同。偏差仅取决于侵入物与床层颗粒尺寸比，而不取决于密度比或流动条件。我们提出了一个简单的力模型，成功地预测入侵者上升或下沉，只知道的大小和密度比，在物理实验中的各种流动配置。
2019-06-07 cond-mat.soft
Suppression and emergence of granular segregation under cyclic shear
虽然对流涉及在许多颗粒偏析过程中，相关的颗粒尺度的重排没有得到很好的理解。三维双分散混合物在稳定剪切下分离，但循环驱动系统要么保持混合，要么缓慢分离。单个晶粒的运动没有表现出任何迹象的颗粒尺度的偏析动力学之前，散装偏析。相反，我们发现，从非分离到分离流的过渡是伴随着显着不可逆的颗粒轨迹，并出现对流场。
2013-08-15 cond-mat.soft
Influence of lateral confinement on granular flows: comparison between shear-driven and gravity-driven flows
通过离散数值模拟研究了受限颗粒流的特性。两种类型的流量与不同的边界进行了比较：（一）重力驱动的流量顶部的自由表面和超过一个基地，侵蚀平衡吸积（二）剪切驱动的流量与恒定的压力施加在其顶部和颠簸的底部以恒定的速度移动。在这两种情况下，我们观察到剪切局部化或/和蠕变区下。我们表明，虽然不同的边界诱导不同的流动特性，（例如横向速度剖面的剪切局部化），这两种类型的流动具有共同的性质，如（i）颗粒温度和剪切速率之间的幂律关系（其指数从稠密流的1变化到稀流的2）和（ii）侧壁处的摩擦减弱，其随着流内的深度而逐渐减小。
2020-09-25 cond-mat.soft
Hydrodynamics of fluid-solid coexistence in dense shear granular flow
本文研究非弹性碰撞硬盘的稠密快速剪切流。Navier-Stokes颗粒流体动力学的应用占最近的发现\cite{Luding,Khain}，剪切粘度发散在一个较低的密度比其余的本构关系。提出了一种新的稀密本构关系插值公式，并在分子动力学（MD）模拟中进行了验证。对均匀剪切流进行了线性稳定性分析，并给出了完整的相图。结果表明，当颗粒碰撞的非弹性变得足够大时，均匀剪切流让位于两相流，在两相流中，一个密集的“类固体”条纹簇被两个流体层包围。在事件驱动的MD模拟的分析结果进行了验证，并观察到一个很好的协议。
2007-07-05 cond-mat.soft
Shear-driven mixing of segregated granular materials
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Universidad Adolfo Ibañez（阿道夫·伊巴涅斯大学）
研究剪切力对初始分离颗粒材料混合和分离的影响，建立量化混合动态的标度框架，揭示颗粒流物理机制，为自然和工业应用提供改进预测和设计的基础。
2026-07-10 cond-mat.soft
Spontaneous development of 3-D structure in sheared granular flows
剪切颗粒流体的计算机模拟，建模为非弹性硬球，显示出一个独特的三维不稳定性的迹象。在稳定状态下，使用Lees-Edwards边界条件建立具有剪切速率$a$的线速度分布$v_{x}=ay$。在不稳定区域中，速度剖面需要依赖于边长为$L$的立方盒子中的$v_{x}=ay+sin(2πz/L)$形式的第三维。对线性化的纳维-斯托克斯方程的分析表明了不稳定性的存在，并给出了临界波矢的一个简单表达式，该表达式与模拟结果定量一致，表明不稳定性在低密度下持续存在。
2004-03-22 cond-mat.soft
Granular Segregation Mechanisms by Cyclic Shear
我们提出了一个三维循环剪切双分散颗粒介质中的示踪剂颗粒的偏析机制的X射线层析成像研究。大的示踪剂被对流拖曳上升到顶部表面，然后由于向下的对流横截面小而被困在那里，这导致分离。此外，我们还发现，由于大示踪剂周围的微扰效应引起的局部结构上下不对称性将导致示踪剂相对于其较小的邻居具有净向上位移，这是分离的另一种机制。
2020-09-17 cond-mat.soft
Geometry-mediated shear softening in dense ordered granular packings
Princeton University（普林斯顿大学）；EPFL（洛桑联邦理工学院）
通过有限元模拟，发现嵌入颗粒的孔隙几何可诱导弹性各向异性和剪切软化，使堆积表观剪切模量降低高达90%，且与接触力各向异性减小相关，为设计软颗粒超材料提供机制。
2026-06-27 cond-mat.soft
Reynolds Pressure and Relaxation in a Sheared Granular System
我们描述的实验，探测剪切堵塞状态的演变，发生包装分数$ϕ_S \leq ϕ\leq ϕ_J$，摩擦颗粒盘，其中以上$ϕ_J$有没有无应力静态。我们使用了一种新型的剪切装置，避免了形成不均匀的剪切带。这个固定的$ϕ$系统表现出剪切应变$γ$和压力$P$之间的耦合，我们用“雷诺压力”和“雷诺系数”$R(ϕ) = (\partial ^2 P/\partial γ^2)/2$表征。$R$仅依赖于$ϕ$，并发散为$R \sim (ϕ_c - ϕ)^α$，其中$ϕ_c \simeq ϕ_J$和$α\simeq -3.3$。在循环剪切下，该系统的演化动力学缓慢的极限环动力学，我们在周期$n$：$ΔP \simeq -β\ln(n/n_0)$的压力松弛方面的特点。$β$仅依赖于剪切周期振幅，这表明$β$起着类似温度作用的激活过程。
2013-01-10 cond-mat.soft
Particle-scale origins of shear strength in granular media
无粘性颗粒材料的抗剪强度通常归因于其微观结构的致密性或各向异性。一个悬而未决的问题是，这种紧凑的或各向异性的微观结构，从而剪切强度，取决于颗粒的性质。我们首先回顾的作用，织物和力的各向异性相对于临界状态的剪切应力。然后，提出了一个模型的可达几何状态的颗粒连接性和接触各向异性。该模型以一种简单的方式结合了这样一个事实，即由于空间排斥，不能同时达到最高水平的连接性和各向异性，这是一种严重影响剪切强度的性质。我们还分析了力的各向异性的弱力在维持强力链的具体作用，从而各向异性力模式的主要机制。最后，我们简要讨论了颗粒间摩擦、颗粒形状、尺寸多分散性和粘附性的影响。
2008-01-30 cond-mat.soft
Reflection and Exclusion of Shear Zones in Inhomogeneous Granular Materials
对颗粒材料的剪切局部化进行了实验和数值研究。该系统由两个具有不同有效摩擦的材料层组成。材料界面的存在导致剪切带的一种特殊类型的“全内反射”。在大范围的配置中，反射的特征在于固定角，其类似于光学中折射的临界角。该区域在该临界角离开和重新进入高摩擦区域，并且在其间，其停留在低摩擦区域中的界面附近。描述剪切带几何形状的形式与折射和反射光束的形式非常相似。对于剪切定位的内部可视化，使用了两种独立的实验技术（i）挖掘和（ii）磁共振成像。
2011-08-17 cond-mat.soft
Shear jammed, fragile, and steady states in homogeneously strained granular materials
利用一种新型的多环底库埃特剪切装置，研究了颗粒材料剪切时的堵塞相图。该装置使用小的基础摩擦力施加体积守恒的线性剪切，没有剪切带的颗粒系统组成的摩擦光弹性盘。由于其圆形几何形状，该装置可以产生任意大的剪切应变，并且剪切方向可以反转，使我们能够测量区分剪切堵塞和脆弱状态的特征。我们报告系统的测量应力，应变和接触网络结构的相边界，已难以访问由传统的实验技术，包括屈服应力曲线和堵塞曲线接近$ϕ_{SJ}\approx 0.74$，最小的包装分数支持剪切堵塞状态。我们观察到脆性状态下产生的大剪切应变范围内的$ϕ< ϕ_{SJ}$。我们还发现了一个过渡的准静态稳定流的特点，围绕$ϕ_{SJ}$的产量曲线作为包装分数的函数。在$ϕ_{SJ}$附近，平均接触数、组构各向异性和非振子分数都表现出斜率的变化。在$ϕ_{F}\approx 0.7$以上，稳定流动显示出与基础线性剪切剖面的可测量偏差，在$ϕ_c\approx 0.78$以上，流动局限于剪切带中。
2019-08-14 cond-mat.soft
Non-monotonic constitutive curves and shear banding in dry and wet granular flows
本研究通过粒子模拟揭示干湿颗粒流在固定压力和体积下的非单调本构曲线，并关联剪切带状化现象，预测了无临界载荷摩擦下的不连续剪切增稠。
2025-01-21 cond-mat.soft
Quantitative test of the time dependent Gintzburg-Landau equation for sheared granular flow in two dimension
Faculty of Engineering Technology, University of Twente（特文特大学工程技术学院）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文通过对比离散元方法结果，验证了在Lees-Edwards边界条件下，颗粒流平面剪切流中时间依赖的Ginzburg-Landau方程在面积分数和速度场的时间演化上的定量一致性，并在颗粒温度上找到定性一致性。
2012-11-20 cond-mat.soft
Role of material properties and mesostructure on dynamic deformation and shear instability in Al-W granular composites
动态实验与Al-W颗粒/多孔复合材料揭示了定性不同的行为与剪切局部化取决于Al颗粒之间的结合。采用二维数值模拟方法研究了Al-W颗粒/多孔复合材料大应变动态变形的细观力学行为，并解释了不同细观结构复合材料剪切局部化的差异。具体而言，Al颗粒之间的结合，孔隙率，Al和W的相对颗粒尺寸的作用，W颗粒的排列，和Al的材料性能进行了研究，使用数值计算。模拟结果表明，“软”Al颗粒之间的结合促进了剪切局部化，如实验中所见。数值计算和实验表明，颗粒复合材料中剪切局部化的机制主要是由于“软”Al在“硬”W颗粒周围的局部高应变流动引起的局部损伤累积和随后的细观/宏观剪切带/裂纹的扩展。“刚性”W颗粒是决定“软”Al颗粒基体中“扭结”剪切带的起始和传播的主要几何因素，如实验和数值计算中所观察到的，留下一些区域没有广泛的塑性形变。
2011-05-24 cond-mat.soft
Shear Jamming in Granular Experiments without Basal Friction
在低于等静压堵塞密度（$ϕ_c$）的条件下，剪切应变可导致摩擦颗粒系统的堵塞状态。然而，目前还不清楚摩擦力对这种所谓的剪切干扰有多大影响。在这类实验中，摩擦以两种方式出现：粒子之间的摩擦，以及粒子与其所处基础之间的摩擦。在这里，我们研究如何颗粒底部摩擦，或基础摩擦，影响剪切堵塞准二维实验。为了研究这个问题的实验，我们施加简单的剪切无序包装的光弹性磁盘。我们可以通过将颗粒浸入密度匹配的液体中来调节颗粒的基底摩擦，从而去除颗粒和基底之间的法向力，从而去除颗粒和基底之间的摩擦。我们记录了总的剪切应力，粒子运动，以及粒子的光弹性响应。我们比较干燥和浸泡样品的剪切响应，这使我们能够确定基础摩擦如何影响剪切堵塞。研究结果表明，改变基础摩擦力可以改变剪切堵塞点，但不能改变剪切堵塞的基本现象。
2014-08-08 cond-mat.soft
Secondary flow in ensembles of non-convex granular particles under shear
颗粒材料的研究，无论是理论上还是实验上，通常都局限于凸颗粒形状。我们证明了一个非凸的晶粒形状可以导致一个定性的新的宏观动力学。空间交叉（六足）在一个分裂底部的容器中连续剪切。因此，它们形成了与相同几何形状的杆状或扁豆形凸颗粒完全相反的二次流动轮廓。表面的十字架向旋转中心移动并下沉，模仿“反向韦森伯格效应”。所观察到的表面流场表明在颗粒床的深度存在径向向外的流动，从而形成对流单体。该流场与形成在旋转中心的凹坑连接。该效果强烈地依赖于颗粒的几何形状和颗粒床的高度。
2022-10-11 cond-mat.soft
Discontinuous change of shear modulus for frictional jammed granular materials
对具有简谐排斥相互作用的堵塞摩擦颗粒材料在振荡剪切作用下的剪切模量进行了数值研究。它被证实的储能模量，剪切模量的实部，摩擦颗粒具有足够小的应变振幅$γ_0$不连续地出现在堵塞过渡点。小$γ_0$的储能模量与无摩擦颗粒的储能模量不同，即使在零摩擦极限下也是如此，而对于足够大的$γ_0$，它们几乎彼此相同，其中过渡变得连续。即使对于小应变，应力-应变曲线也表现出滞后回线，该滞后回线将足够小应变的线性区域连接到相对较大应变的另一线性区域。我们提出了一个新的标度律之间的小和大$γ_0$的状态插值。
2016-12-12 cond-mat.soft
Mechanisms for slow strengthening in granular materials
几种机制导致粒状材料在低施加应力下随着时间的推移而增强。该强度由剪切板在与湿或干颗粒材料接触时所经受的最大摩擦力F_max确定，该剪切板在该层已经静止等待时间τ之后。如果在等待时间期间施加剪切应力，则层强度仅与τ大致成几何关系地增加。通过敏感的位移测量和剪切区中颗粒运动的成像研究了强化机制。颗粒状物质由于在剪切应力下颗粒排列的缓慢移动而可以强化。湿度也会导致强化，但并不是唯一的原因。除了这些与时间相关的影响之外，在某些情况下，通过压实颗粒材料以及通过循环施加的剪切应力，也可以增加静摩擦系数。
1999-09-22 cond-mat.soft
Mixing and segregation rates in sheared granular materials
颗粒材料的尺寸偏析，俗称为巴西坚果效应的过程，通常被认为颗粒的尺寸差异越大，进行得越快。我们的实验研究剪切双分散颗粒材料作为两个物种的尺寸比的函数，并发现在低围压下的混合速率的行为，如预期的基于双分散的参数。然而，我们也观察到一个异常的效果，重新偏析率，其中不同和相似的大小的颗粒偏析比中间的颗粒尺寸比更慢。结合这一事实，即增加围压显着抑制不同尺寸的颗粒的混合和分离率，我们提出的异常行为可能是由于一个物种依赖的系统内的力的分布。
2009-06-17 cond-mat.soft
On velocity profiles, stresses and Bagnold scaling of sheared granular system in zero gravity
报道了库埃特几何条件下剪切颗粒体系的三维分子动力学模拟结果。\cite{movies}模拟使用物理实验中可能预期的真实边界条件。对于一系列的边界属性，我们报告的速度和密度分布，以及边界上的力。特别是，我们发现，整个剪切细胞的速度分布的结果强烈依赖于系统粒子与物理边界的相互作用。甚至摩擦边界可以允许颗粒的显著滑动，因此，减少系统中的剪切。接下来，我们提出了剪切速率的应力依赖性，包括平均力和力的波动，无论是控制体积，和控制应力配置。讨论了恒压条件下固体体积分数对剪切速率的依赖关系，以及体积控制实验中的拜格诺标度。此外，我们还研究了振荡驱动对系统特性的影响。
2004-11-17 cond-mat.soft
Shear-induced pressure anisotropy in granular materials of nonspherical particles
本研究探讨了非球形颗粒在剪切作用下的压力各向异性现象，发现颗粒摩擦力影响颗粒对齐和压力分布，与非牛顿流体的Weissenberg效应有相似之处。
2025-12-11 cond-mat.soft
Shear-induced diffusion in non-local granular flows
研究了具有应力梯度和惯性数梯度的非均匀稠密颗粒流的自扩散特性。这项研究是基于模拟平面剪切与重力和Poiffille流，其中非局部效应诱导一些蠕变流应力低于屈服区。结果表明，剪切诱导扩散是定性不同的区域以上和以下的屈服。低于产量，扩散率不再受速度波动，我们证明了扩散率和局部剪切速率之间的直接缩放。这是解释通过分析晶粒轨迹，表现出一个笼子里的动态发展低于产量的区域。最后，我们引入了一个明确的缩放的本地惯性数在这些区域中的配置文件，这导致一个简单的表达的扩散率作为一个函数的应力和位置在非本地流。
2018-08-06 cond-mat.soft
Analogous Viscosity Equations of Granular Powders Based on Eyrings Rate Process Theory and Free Volume Concept
本文借用热力学系统中的粘性概念来描述颗粒粉末的流动性，并类比地定义了颗粒温度。Eyrings速率过程理论和自由体积概念已被证明是非常强大的，在处理许多热激活现象，在各种各样的领域，被用来推导在一个简单的剪切下的颗粒粉末的粘度方程。由于缺乏直接确定颗粒材料粘度的仪器和方法，所获得的粘度方程仅用描述粉末流动性的经验实验观察进行检查。连续的剪切增稠，而不是不连续的剪切增稠的预测和发现是依赖于剪切速率，颗粒之间的内聚能，和颗粒的体积分数，虽然不连续的剪切增稠可能仍然会发生，如果在剪切过程中满足某些条件，如局部颗粒体积分数的方法所产生的剪切诱导的不均匀性堵塞点。在粘性方程的基础上，提出了干燥颗粒粉末流动的基本机理，为更基本、更一致地衡量粉末流动性奠定了基础，至少为一致地定义颗粒粉末的粘性提供了一种方法。由于采用相同的方法来推导颗粒粉末的粘度方程，用于推导液体，胶体悬浮液和聚合物材料的粘度方程，无热和热系统，从而统一与一个单一的方法。
2015-08-21 cond-mat.soft
Drastic slowdown of shear waves in unjammed granular suspensions
本文对剪切弹性波沿稠密颗粒悬浮体表面的传播进行了实验研究。使用超快超声扫描仪，我们监测软化的剪切波速度内的光学不透明的介质作为驱动振幅的增加。对于这样的非线性行为两个政权被发现：在第一个政权，我们观察到一个显着的剪切模量减弱，但没有可见的晶粒重排。在第二个政权，有一个明确的晶粒重排伴随着模量下降高达88%。提出了一个摩擦模型来描述非线性弹性和塑性之间的相互作用，突出了接触断裂前的接触滑移的关键作用。对这些非线性剪切波的研究可以弥补两种不相交的方法之间的差距，用于描述非干扰附近的动力学：线性弹性软模式和非线性碰撞冲击。
2018-10-19 cond-mat.soft
Universality of shear-banding instability and crystallization in sheared granular fluid
本文利用Navier-Stokes本构模型的几种情况重新讨论了颗粒材料均匀剪切流动的线性稳定性分析，在本构模型中，我们引入了压力和热导率的整体状态方程（其精确到最大堆积密度$ν_{m}$），并且允许剪切粘度在密度$ν_μ$下发散（$< ν_{m}$），所有其他输运系数在$ν_{m}$处发散。它示出的剪切带不稳定性的出现（沿流向方向的扰动没有变化），导致剪切带形成沿梯度方向，关键取决于本构模型的选择。在只考虑碰撞输运机制的稠密本构模型框架下，指出在较低密度或较强粘性散度下，精确的压力或粘性散度全局状态方程（其它输运系数由在$ν_m$处发散的相应Enskog值给出）可引起剪切带不稳定性，即使原始的致密Enskog模型对于这种剪切带不稳定性是稳定的。对于任何本构模型，这种剪切带的不稳定性的发病是绑在一个{ \it通用}标准的本构关系的粘度和压力，剪切颗粒流的发展朝着一个较低的“动态”摩擦的状态，导致剪切诱导带的形成，因为它不能维持增加的动态摩擦与密度增加留在均匀的状态。在许多复杂的流体中，剪切带的形成也是由一个类似的低粘度或低粘性耗散的判据引起的。
2008-11-15 cond-mat.soft
Shear-banding instability in arbitrarily inelastic granular shear flows
颗粒流中的一个原型不稳定性是剪切带不稳定性，其中均匀的颗粒剪切流破裂成分别具有低剪切力和高剪切力（剪切应力或剪切速率）的颗粒的密集和稀簇的交替带。本文通过对具有Navier-Stokes本构关系的颗粒流体力学方程组的线性稳定性分析，研究了任意非弹性颗粒剪切流中的剪切带不稳定性。结果表明，选择合适的本构关系在预测剪切带失稳中起着重要的作用。进行了参数研究，研究恢复系数，通道宽度和平均密度的影响。两个全球性的标准有关的控制参数被发现的剪切带不稳定性的发病。
2019-08-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact of Softness of Particles on Rheology of Dilute Granular Gases
我们数值和理论研究如何影响剪切稀颗粒气体的流变性的颗粒的柔软性。我们发现，动力学理论预测的流动曲线偏离Bagnold标度，它的工作在一定的剪切速率下，当我们与模拟结果进行比较。还发现，在此剪切速率以上没有理论解，这是因为由于非弹性碰撞的能量损失不能与剪切的能量注入平衡。
2021-05-20 cond-mat.soft
Effects of grain shape on packing and dilatancy of sheared granular materials
暴露于剪切的颗粒材料显示出各种独特的现象：雷诺数，位置顺序和取向顺序的影响可能会在剪切区竞争。我们研究了由宏观扁长形，扁圆形和球形颗粒组成的颗粒填料，并比较了它们的行为。利用X射线层析成像技术确定了圆柱形剖分底部剪切室内颗粒的位置和取向。填充密度和剪切区中的单个颗粒的安排进行了评价。对于不等轴粒子，我们观察到两个相反的效果的竞争。一方面，被剪切的粒子被扩张，但另一方面，粒子相对于流线重新定向和排列。尽管对齐的圆柱体原则上可以实现更高的填充密度，但这种对齐仅部分地补偿了不均匀性的影响。复杂的重排导致在良好取向区域上方的表面凹陷，而邻近部分仍然显示出以堆形式的膨胀效应。对于具有各向同性形状的颗粒，表面保持相当平坦。完美的单分散球结晶在剪切区，从而位置顺序部分过度补偿的双折射效应。然而，已经与理想的单分散球体形状的轻微偏差抑制结晶。
2014-06-05 cond-mat.soft
Shear viscosity scaling of granular suspensions across dilute to dense regimes
本文通过 DEM-LBM 恒体积剪切模拟，提出以过渡固体分数 $ϕ_d$ 统一描述非 Brownian 颗粒悬浮液在稀疏至稠密区的黏度标度。
2023-07-17 cond-mat.soft
Coupled continuum modeling of size-segregation driven by shear-strain-rate gradients and flow in dense, bidisperse granular media
本研究通过DEM模拟和耦合连续介质模型，揭示并预测了稠密双分散颗粒系统中由剪切应变率梯度驱动的尺寸分离动力学，实现了流动场与分离行为的同步捕获。
2023-01-26 cond-mat.soft
