Particle dynamics in sheared granular matter
实验测定了库埃特几何中颗粒物质的颗粒动力学和剪切力。归一化的切向速度$V(y)$随着与移动壁的距离$y$而强烈下降，与剪切速率和剪切动力学无关。局部RMS速度波动$δV(y)$与局部速度梯度成$0.4 \pm 0.05$的幂。这些结果同意一个局部牛顿，连续介质模型，其中的颗粒介质被假定为表现为一个局部温度$δV(y)^2$和密度依赖粘度的液体。
2000-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Criticality and Scaling Relations in a Sheared Granular Material
研究了剪切作用下致密颗粒材料的流变特性。通过对等体积系统的数值实验，我们发现了一个临界体积分数，在该临界体积分数下，剪切应力和压力都是剪切应变率的幂律函数。我们还提出了一个简单的缩放参数，确定幂律指数。利用这些结果，我们解释了在恒压下的系统中观察到的幂律行为。
2006-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mpemba effect in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了速度依赖性恢复系数的稀疏剪切颗粒气体中的Mpemba效应，通过基于Grad的矩方法的动能理论分析了剪切速率突然变化后的弛豫动力学，发现初始温度较高但起始状态为各向同性的系统比起始处于剪切稳态的系统弛豫更快，展示了温度演变中的明显Mpemba效应，并进一步展示了粘度Mpemba效应，通过弛豫曲线的交叉现象，多交叉现象由恢复系数的速度依赖性引入的额外内在时间尺度导致，为驱动颗粒气体中的多重Mpemba效应提供了最小的动能机制。
2026-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous change of viscosity in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了具有速度依赖恢复系数的颗粒气体在剪切下的流变学，通过动力学理论推导出剪切粘度，并发现其在剪切速率下呈现S型依赖关系，从而在低剪切和高剪切区域之间出现粘度不连续变化，且均遵循Bagnold型标度。
2026-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chapman-Enskog expansion about nonequilibrium states: the sheared granular fluid
求解动力学方程（例如玻尔兹曼方程）的Chapman-Enskog方法基于流体动力学场与均匀参考状态（例如，局部均衡）。本文提出了该方法的扩展，以便允许对远离平衡参考态的\emph{arbitrary}进行扩展。主要结果是一组流体动力学方程，用于研究从任意参考状态的变化，不同于通常的Navier-Stokes流体动力学，不以任何方式限制参考状态。该方法说明了剪切颗粒气体，不能使用通常的Navier-Stokes流体力学研究的应用程序。
2005-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unified description of long-time tails and long-range correlation functions for sheared granular liquids
基于广义脉动水动力学理论，对速度自相关函数的长时尾和等时空间关联函数的长程相关性进行了统一描述。预测了$t^{-3/2}$到$t^{-5/2}$的长时尾的交叉与密度无关，当$r$极限较大时，等时空间密度关联函数和等时空间速度关联函数分别满足$r^{-11/3}$和$r^{-5/3}$.
2010-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheological effects in the linear response and spontaneous fluctuations of a sheared granular gas
研究了定常均匀剪切流状态下稀颗粒气体温度均匀小扰动的衰减。利用基于非弹性Boltzmann方程的动力学理论，导出了微扰衰减的封闭方程。该方程包含了含时剪切流状态下气体的广义剪切粘度，因此预测了准弹性限度以外的流变效应。将理论计算结果与分子动力学模拟结果进行了比较，两者吻合较好。此外，昂萨格假设的回归波动是履行。
2012-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Broad distribution of stick-slip events in Slowly Sheared Granular Media: Table-top production of a Gutenberg-Richter-like distribution
我们监测粘滑位移的一个非常缓慢的驱动可移动的多孔顶板，通过剪切与包装相同的玻璃珠限制在一个托盘中的相互作用。当驱动在一个恒定的应力率，由粘滑不稳定性触发的大事件的位移和能量的分布表现出幂律响应，让人想起古腾堡-里克特定律的地震。小事件是准尺寸独立的，信号交叉从单珠运输到集体行为。
2007-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A direct link between active matter and sheared granular systems
近年来，人们注意到致密活性物质和剪切非晶态固体在机械性能上的相似性，但没有对潜在的机理进行严格的研究。我们开发了一个平均场模型，预测它们的临界行为在无限维中应该是等效的，直到一个重新缩放因子，该因子取决于所施加的场的相关长度。我们测试这些预测在二维使用一个新的数值协议，称为“非热准静态随机位移”，并发现这些平均场的预测是令人惊讶的准确在低维。我们确定了一个一般类的扰动，顺利插入之间的不相关的本地化的力量，发生在高持久性的限制密集的活性物质，和系统跨越相关的位移下发生的剪切。这些结果提出了一个通用的框架，预测流动，变形和失效的活性和剪切无序材料。
2021-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow, Ordering and Jamming of Sheared Granular Suspensions
采用定体积分子动力学模拟研究了颗粒悬浮体在恒定剪切力作用下的流变特性。我们推导出系统的“流程图”中的体积分数/应力平面$(ϕ,F)$：在低$ϕ$的流动是无序的，与粘度服从Bagnold样的缩放只有在小$F$和发散的堵塞点接近，如果剪切应力是足够强，在较高的$ϕ$有序的流动状态被发现，有序/无序过渡的粘度急剧下降的标志。一个广泛的干扰区域也观察到，在类比与热系统的玻璃态区域，缓慢的动力学随后动力学逮捕时发生的有序过渡被阻止。
2008-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Does the Chapman--Enskog expansion for sheared granular gases converge?
本文讨论的基本问题是，对于非弹性硬球气体，切应力的部分Chapman-Enskog展开式$P_{xy}=-\sum_{k=0}^\infty η_k ({\partial u_x}/{\partial y})^{2k+1}$是否收敛。通过使用一个简单的动力学模型，它表明，在相反的弹性情况下，上述系列收敛，收敛半径增加与非弹性。有人认为，这一矛盾的结论是不是一个人工制品的动力学模型，可以理解的时间演变的缩放剪切速率在均匀剪切流。
2008-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Representation of the nonequilibrium steady-state distribution function for sheared granular systems
我们推导出了用过剩自由能产生表示的非平衡稳态分布函数的表达式。这种表示类似于最近由Komatsu和Nakagawa [Phys. Rev. Lett. 100（2008），030601]依赖于使用微观时间反演对称性，但我们的表示也适用于剪切颗粒系统，其中这种对称性被打破。
2010-02-14 cond-mat.stat-mech
First normal stress difference and crystallization in a dense sheared granular fluid
采用事件驱动模拟方法研究了光滑非弹性硬盘中稠密剪切颗粒流体的第一法向应力差（${\mathcal N}_1$）和微观结构。虽然各向异性的波动速度的二阶矩，这是一个Burnett顺序的效果，是已知的祖正常应力差异{ \it稀}颗粒状流体，我们在这里表明，碰撞各向异性是负责正常应力行为的{ \it密集}限制。如同在弹性硬球流体中一样，对于稀流和中等密度流，${\mathcal N}_1$保持{ \it正}（如果在{ \it压缩}意义上定义应力），但在临界密度以上变为{ \it负}，这取决于恢复系数。由于颗粒的{ \it微观结构}重组而发生${\mathcal N}_1$的这种符号反转，这可以与在与剪切相反的方向上的{ \it平均}碰撞角$θ_{av}=π/4 \pm π/2$的优选值相关。我们还报告了剪切诱导{ \it晶体}的形成，信号开始在致密的颗粒流体中的流体-固体共存。不同的方法来考虑正常的应力差异进行了讨论的松弛型流变模型的框架。
2003-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dilute cohesive granular gases
对稀薄粘性颗粒气体的流变特性进行了理论和数值研究。剪切粘度和剪切速率之间的流动曲线是从具有简单剪切流中的方阱势的颗粒的非弹性Boltzmann方程导出的。结果表明：（i）稳定的均匀剪切状态只存在于临界剪切速率以上;（ii）均匀剪切流中的粘度与硬核颗粒的均匀剪切流中的粘度几乎相同。在临界剪切速率以下，团簇随时间增长，如果我们用团簇的平均直径代替颗粒的直径，则粘度可以近似为硬核流体的粘度。
2018-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local and global avalanches in a 2D sheared granular medium
本文对由双分散光弹性圆盘构成的二维剪切非晶材料进行了实验和数值研究。我们分析了雪崩在剪切过程中的统计数据，包括局部和全局的能量波动和粒子位置和方向的变化。我们发现这些全球和当地的雪崩表示的幂律，其截止值随颗粒间的摩擦和包装分数的无标度分布。不同的指数被发现这些幂律依赖于数量的变化被提取。雪崩形状的时间的不对称性证明了雪崩主要是从剪切带触发的事实。一个简单的关系，独立于强度，被发现之间的局部雪崩和全球雪崩，他们形成的数量。我们还比较了这些实验和数值计算结果的本地和全球的波动预测平均场和脱钉理论。
2017-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation relations without microscopic time reversality: Generalized Green-Kubo relation and integral fluctuation theorem for uniformly sheared granular systems
我们推导出广义格林-久保关系和适用于均匀剪切颗粒系统中的微观时间反演对称性被打破的波动定理的积分形式。前一个关系提供了一个精确的表示非平衡稳态性能的时间-关联函数描述从初始静态到最终剪切稳态的瞬态动力学的积分。我们还调查的影响，积分波动定理的方法走向稳定状态和稳定状态的分布函数的可能形式的过剩热力学函数。
2009-06-10 cond-mat.stat-mech
Mode-coupling theory of sheared dense granular liquids
建立了稠密颗粒液体在剪切作用下堵塞转变附近的模态耦合理论。本文从颗粒的刘维尔方程出发，借助投影算子技巧导出了广义朗之万方程。由广义Langevin方程得到的密度关联函数的MCT方程与剪切作用下弹性颗粒的MCT方程几乎等价。发现在密度关联函数中应该存在平台。
2009-09-30 cond-mat.stat-mech
Mass transport of an impurity in a strongly sheared granular gas
本文从非弹性玻尔兹曼方程出发，计算了在简单剪切流作用下浸入颗粒气体中的杂质的输运系数。一个正常的解决方案是通过一个Chapman-Enskog样的扩展周围的局部剪切流分布，保留所有的流体动力学订单的剪切速率。由于剪切流引起的各向异性，需要张量来描述扩散过程，而不是传统的标量系数。的质量通量被确定为一阶的流体动力学场的偏差，从它们的值在参考状态。相应的输运系数给出的一组耦合的线性积分方程的解决方案，这是近似解决的，通过考虑在Sonine多项式展开的主导项。结果表明，这些广义系数偏离其弹性形式一般是相当重要的，即使是中等耗散。
2007-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of Dense Sheared Granular Liquids
基于模态耦合理论（MCT）研究了剪切作用下稠密颗粒液体的流变特性。这种扩展的MCT包括密度-电流模式以及密度-密度相关模式的相关性，以及能量平衡条件的自洽耦合方程。扩展的MCT表现出消失的两步松弛的密度-密度关联函数，也成功地再现了密度依赖性的剪切粘度的体积分数为0.50和0.60之间，如果我们移动的密度。然而，它预测的颗粒温度的非物理趋势。本文讨论了这一缺陷的原因及其修正的可能性。
2014-12-18 cond-mat.stat-mech
Time correlation function of the shear stress in sheared particle systems
从理论上研究了三维剪切流体剪切应力的时间关联函数$C_η(t)$的长时间行为。研究发现，对于无恒温器的弹性颗粒剪切流体，$C_η(t)$中存在从$t^{-3/2}$到$t^{-2}$的交叉;对于包括颗粒流体在内的等温剪切流体，$C_η(t)$中存在从$t^{-3/2}$到$t^{-5/2}$的交叉.
2008-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mode coupling theory for sheared granular liquids
利用模式耦合理论研究了受剪切的颗粒液体。结果表明，在对比恒温系统，电流的相关性发挥了重要作用的动态。理论预言密度-时间相关器的平台在大多数情况下消失，而在弹性限度出现。结果与分子动力学模拟一致。
2013-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Effective temperature and jamming transition in dense, gently sheared granular assemblies
我们提出了广泛的计算结果的有效温度，定义的波动耗散关系的均方位移和平均位移的晶粒，在一个弱的，外部扰动的作用下，剪切，双分散颗粒包装的可压缩球体。我们研究了这个参数的剪切速率和体积分数，颗粒的类型和可观察到的波动耗散关系的依赖性。我们发现系统中不同示踪粒子的温度相同。对于足够慢的剪切，温度变得与剪切速率无关，这表明它是堵塞填料的有效温度。然而，我们也表明，协议的有效温度为不同的可观的只是近似的，很长一段时间，这表明，这个定义可能无法捕获系统的全部热力学。另一方面，我们发现之间的动态有效温度和紧凑性计算假设所有堵塞状态是等概率的。因此，温度的这个定义可以捕获颗粒材料的遍历假设的一个实例，如由理论形式主义提出的堵塞。最后，我们的模拟表明，平均剪切应力和表观剪切粘度遵循通常的复杂流体的剪切速率的关系。我们的研究结果表明，剪切的应用诱导堵塞在填料的颗粒相互作用的切向力。
2005-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium phase transition in a sheared granular mixture
本文研究了均匀剪切流场中杂质（或示踪粒子）浸入稀颗粒气体中的动力学行为。一个非平衡相变确定从一个精确的解决方案的非弹性Boltzmann方程的颗粒状二元混合物中的示踪剂限制，其中的杂质进行要么消失（无序相）或有限的（有序相）分数的总动能的系统。在无序相，颗粒温度比（杂质的“温度”超过的主机流体）是有限的，而它在有序相发散。为了正确地捕捉这种极端违反能量均分，我们表明，杂质奴役的主机流体的图片是不够的。
2011-05-04 cond-mat.stat-mech
Energy nonequipartition in a sheared granular mixture
本文从Boltzmann动力学理论出发，采用Sonine多项式展开，确定了简单剪切流中二元颗粒混合物的动力学颗粒温度。结果表明，温度比是明显不同的单位（如预期的，因为系统是不平衡的），并强烈依赖于恢复系数，以及对混合物的参数。近似的解析计算相比，从蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程显示出良好的协议的范围内的参数调查。最后讨论了温度差对流变性能的影响。
2002-04-09 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium mode-coupling theory for uniformly sheared underdamped systems
提出了等温条件下均匀剪切欠阻尼系统的模态耦合理论。作为等温条件的结果，它示出的剪切应力表现出显着的松弛在α-松弛制度由于冷却效果，这是伴随着电流波动的增长。这表明，非平衡欠阻尼MCT是不等于相应的过阻尼MCT，即使在长时间尺度后的早期阶段的β松弛。然而，在剪切恒温欠阻尼系统中，关联对密度电流模的影响可以忽略不计。
2013-01-18 cond-mat.stat-mech
A model for the erosion onset of a granular bed sheared by a viscous fluid
本文从理论上研究了粘性流体对颗粒床的冲刷阈值。我们首先介绍了一种新的模型，相互作用的粒子驱动的粗糙基板上。它预测了一个连续的过渡在一定的阈值迫使$θ_c$，超过该粒子电流线性增长$J\sim θ-θ_c$，与实验一致。在过渡时间$t_{\rm conv}$之后达到稳态，其在过渡附近发散为$t_{\rm conv}\sim |θ-θ_c|^{-z}$与$z\approx 2.5$。该模型还定量可测试的预测的排水模式：本地电流的分布$P(σ)$被发现是非常广泛的$P(σ)\sim J/σ$，空间相关性的电流是可以忽略不计的横向强迫的方向，但长期平行于它。我们解释了这些功能中的一些使用的缩放参数和平均场近似，建立一个类比与$q$模型。我们讨论了我们的侵蚀模型和模型之间的关系，在肮脏的超导体的涡旋晶格的脱钉过渡，我们的结果也可能适用。
2015-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical Heterogeneity close to the Jamming Transition in a Sheared Granular Material
实验研究了在循环剪切作用下二维致密颗粒堆积在堵塞转变附近的动力学行为。给出了多点关联函数的测量方法。自中间散射函数，显示慢于指数松弛，表明动态异质性。四点关联函数的进一步分析表明，晶粒弛豫是强相关的和空间不均匀的，特别是在时间尺度上的集体重排。最后，从时空迁移模式中提取动态相关长度。我们的实验结果为系统研究颗粒材料中的动态关联函数开辟了道路。
2005-11-11 cond-mat.stat-mech
Stick-slip instabilities in sheared granular flow: the role of friction and acoustic vibrations
本文提出了一个致密颗粒材料的剪切流理论。该理论的一个关键因素是有效温度，它决定了材料如何响应外部驱动力，如剪切应力和振动。我们表明，在我们的模型中，即使材料在较大的速率下发生速率强化，颗粒之间的摩擦也会在中等剪切速率下产生粘滑行为。此外，外部产生的声振动改变粘滑振幅，或完全抑制粘滑，这取决于压力和剪切速率。我们构建了一个相图，表明粘滑发生在一个固定的振幅和频率的声振动的存在和不存在的参数制度。这些结果将微观物理学与宏观动力学联系起来，从而产生了关于各种颗粒现象的有用信息，包括沿地震断层的破裂和滑动、不稳定性的远程触发以及材料加工中摩擦的控制。
2015-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Long-time tails in sheared fluids
从理论和数值上研究了剪切流体^M的速度自相关函数$C(t)$的长时间行为。发现在无恒温器的弹性颗粒剪切流体中，^M $C(t)$从$t^{-d/2}$到$t^{-d}$ ^M，以及在有恒温器的弹性颗粒剪切流体和剪切颗粒流体中，^M从$t^{-d/2}$到$t^{-(d+2)/2}$，其中$d$是空间维数。^M我们的数值模拟证实了预测的正确性。
2009-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrest stress of uniformly sheared wet granular matter
我们进行了广泛的独立的数值实验，考虑无摩擦磁盘没有内部自由度（旋转等）。在二维空间里。我们在这里报告，对于一个大范围的包装分数低于随机紧密包装，所有组件的湿颗粒材料的应力张量在零剪切速率的限制保持有限。这是流体到固体停滞转变的直接证据。剪切应力的偏移值表征了停滞状态的塑性形变{其对应于系统的{ \em动态屈服应力}}。{基于分析论证，我们提出每个颗粒的平均毛细管桥数$ν$遵循对填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非平凡依赖性。最值得注意的是，我们表明，$ν$是一个通用的和通用的量，它不依赖于驱动协议。使用这个通用的量，我们计算的制动应力，$σ_a$，分析的基础上的平衡的能量注入率，由于外力驱动的流动和耗散率占毛细管桥的破裂。$σ_a$的所得预测是填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非线性函数。这个公式提供了一个很好的，无参数的数值数据预测。修正小和大包装分数的理论连接到剪切带的出现和排斥颗粒相互作用的应力的贡献，分别。
2015-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic dynamics of a sheared granular medium
我们实验研究了库埃特几何中剪切颗粒介质的响应。该装置表现出预期的粘滑运动，我们探测它在非常间歇的制度，导致低驱动。对动态波动的统计分析显示出显著的波动性。我们观察到一个可能的稳定性的扭矩分布，让人想起高斯独立变量的稳定性。然而，在这种情况下，变量是相关的，分布是偏斜的。此外，整个动态间歇政权可以描述一个简单的随机模型，找到良好的定量协议与实验数据。有趣的是，一个类似的模型已被引入到研究磁畴壁运动，巴克豪森噪声的来源。我们的研究表明了不同复杂现象之间的有趣联系，并揭示了一些意想不到的特征，这些特征仍有待解释。
2008-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Scale-free channeling patterns near the onset of erosion of sheared granular beds
侵蚀塑造了我们的景观，当流体对沉积层施加足够的剪切应力时，就会发生侵蚀。是什么在微观层面上控制侵蚀仍然存在争议，特别是在临界点附近，迫使它停止。在这里，我们研究实验的集体动力学的移动粒子，使用一个设置，系统自发地演变对侵蚀发病。我们发现侵蚀通量的空间组织在空间上是不均匀的，并且沿着局部通量$σ$的通道发生，其分布在阈值附近显示缩放并且遵循$P(σ)\sim J/σ$，其中$J$是平均侵蚀通量。通道在强迫方向上有很强的相关性，但在横向上没有。我们表明，这些结果定量同意的模型，其中的动力学是由无序（通道移动粒子）和粒子相互作用（减少沟道）的竞争。这些观察结果支持，层流，侵蚀是一个动态的相变的份额相似的塑性脱钉过渡发生在肮脏的超导体。我们在这里介绍的方法也可以应用于探测这些系统。
2016-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Grain fragmentation in sheared granular flow: weakening effects, energy dissipation, and strain localization
我们描述的剪切流动的无序颗粒状材料中存在的晶粒断裂使用的剪切转换区（STZ）理论的非晶塑性适应系统与硬核颗粒间的相互作用。为此，我们开发的运动方程为这个系统在一个类似于分子玻璃的分析中使用的热力学框架。对于硬核系统，内部的构型无序的量由致密性$X = \partial V / \partial S_C$表征，其中$V$和$S_C$分别是体积和构型熵。基于断裂力学，用特征晶粒尺寸$a$随时间演变的本构方程描述晶粒破碎。我们表明，晶粒破碎是一种弱化机制，显着降低在大应变率的流动应力，如果材料是率强化的字符。此外，我们还表明，如果颗粒状材料是足够的年龄，空间不均匀性的配置混乱的结果在应变局部化。我们还表明，晶粒分裂在小的剪切应变下的粉碎显着，而晶粒磨损成为主导在大的剪切位移。
2014-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Sheared granular matter & the empirical relations of seismicity
与地震发生和地震动力学有关的摩擦不稳定性被认为主要受断层尺度内破碎岩石的动力学控制。新出现的地震活动的主要特征（例如，间歇性动力学和广泛的时间和/或能量尺度）已经被简单的实验装置所复制，例如，其中涉及颗粒物质顶部的缓慢驱动滑块。然而，这些设置往往是物理上的限制，可能不允许一个确定的具体功能的基本性质，因此，普遍性和一般性的实验观察。在这里，我们解决这个挑战的弹簧滑块实验的数值研究的基础上的二维离散元方法模拟，这使我们能够控制的颗粒物质和滑块的表面的属性，例如。准静态加载后，粘滑型行为出现，这是一个稳定的滑动制度在有限的驱动速率，在协议与实验观察。在阻尼，颗粒间摩擦，颗粒多分散性等大的参数范围内，与前政权相关的类似地震的动力学结果在几个强大的无标度的统计特征也在实验中观察到。乍一看，这些关系与地质尺度上构造地震活动性的主要经验关系非常相似。然而，我们发现，与构造余震相关的相关性是不存在的，这样的Omori-Utsu关系的起源，余震生产力关系，和Båth的关系在模拟中是根本不同的构造地震活动的情况下。我们认为，以前的实验室实验也是如此。
2021-07-23 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic Energy, Fluctuations and Temperature for Granular Materials
我们探测，使用模型系统，弹性和动能剪切颗粒材料。对于足够大的$P/E_y$（压力/杨氏模量）和$P/ρv^2$（$P/$动能密度），弹性支配动能，并且能量波动本质上主要变为弹性。在最近的实验中可能已经达到了这种状态。我们考虑一个泛化的颗粒温度，$T_g$，与动力学和弹性条款，并顺利地从一个政权到其他的变化。该$T_g$与根据平衡统计力学调整的温度大致一致。
2003-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical scaling near jamming transition for frictional granular particles
对剪切摩擦颗粒材料在堵塞转变附近的临界流变进行了数值研究。它被证实存在一个真正的临界密度的屈服应力的开始，和两个虚拟的临界密度的流变特性的标度律的特征。我们发现存在一个滞后回线之间的两个临界密度为每个摩擦系数。值得注意的是，无摩擦堵塞过渡的临界标度律似乎仍然有效，即使摩擦堵塞，尽管使用虚拟的临界密度值。
2011-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Creep motion in a granular pile exhibiting steady surface flow
我们研究实验颗粒堆表现出稳定的表面流。在表面流以下，人们一直认为存在一个“冻结”的大块区域，但我们的研究结果表明没有这样的冻结块。我们在这里报告说，即使是在深层的粒子在散装表现出非常缓慢的流动，这种运动可以在任意深度检测。蠕动运动的平均速度随深度呈指数衰减，特征衰减长度近似等于颗粒尺寸，与流速无关。我们所看到的蠕变运动在所有受剪切的颗粒系统中都是可以观察到的。
2000-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium thermodynamics in sheared hard-sphere materials
我们结合剪切转变区（STZ）理论的非晶塑性和爱德华兹的颗粒材料的统计理论来描述剪切流动的无序系统的热化硬球。该系统的运动方程的统计热力学框架内开发类似的分子玻璃的分析中使用的。对于硬球，系统体积$V$代替传统统计力学中作为熵$S$的函数的内能$U$。代替有效温度，压实性$X = \partial V / \partial S$表征无序的内部状态。我们推导出STZ运动方程的粒状材料，相应地，并预测的应变率作为一个函数的比的剪切应力的压力为不同的值的无量纲，温度类变量附近的堵塞过渡。我们使用我们的理论的简化版本来解释Haxton，Schmiedeberg和Liu的数值模拟，并以这种方式能够获得有关内部速率因子以及干扰和玻璃化转变之间关系的有用见解。
2012-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impurity in a sheared inelastic Maxwell gas
考虑非弹性Maxwell模型下的Boltzmann方程，研究了均匀剪切流驱动下颗粒气体中杂质（或入侵者）的动力学行为。分析是基于一个精确的解决方案的Boltzmann方程的颗粒二元混合物。它适用于任意远离平衡的条件（剪切速率$a$的任意值）和混合物参数的任意值（颗粒质量$m_i$、摩尔分数$x_i$和恢复系数$α_{ij}$）。在示踪剂极限下，当入侵物种的摩尔分数为零时，发生非平衡相变。因此，我们身份有序的阶段，入侵者承担有限的贡献的混合物的性质，在一个区域的参数空间，详细制定。这些发现扩展了以前对普通麦克斯韦气体的结果，并进一步表明耗散导致新的有序相。
2011-12-09 cond-mat.stat-mech
Yielding, Rigidity, and Tensile Stress in Sheared Columns of Hexapod Granules
非凸形或细长颗粒的颗粒填料可以形成独立的结构，如壁或拱。对于一些颗粒形状，如钉，刚性来自于颗粒对的互锁，但对于非互锁颗粒的刚性起源仍不清楚。我们报告的实验和数值模拟的剪切柱的“六足”，粒子组成的三个相互正交的球柱的中心重合。我们改变的长度与直径的纵横比，$α$，球柱体和准静态直接剪切的包装。对于小的$α$，我们观察到一个有限的屈服应力。然而，对于大的$α$，柱在剪切时变得刚性，支撑随着应变增加而急剧增加的应力。在剪切过程中收集的X射线微计算机断层成像（Micro-CT）数据的分析表明，硬化与标称剪切平面附近的倾斜扁球形六足簇相关，其中颗粒变形和平均接触数均增加。模拟结果表明，即使粒子没有成对地互锁，它们也会沿着一个方向共同受到张力。这些张力来自承载大扭矩的接触力，并且它们垂直于填料中的压缩应力。它们抵消了膨胀的趋势，从而稳定了粒子团。
2020-07-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle Diffusion in Slow Granular Bulk Flows
本文研究了在缓慢剪切的三维颗粒悬浮液中颗粒的扩散运动。对于足够大的应变，粒子动力学表现出扩散高斯统计，与扩散率成比例的局部应变率-符合本地，准静态图片。令人惊讶的是，扩散率也与流内颗粒的深度成反比-在自由表面处，扩散率因此不好定义。我们发现，交叉高斯位移统计是由相同的深度依赖性，证明了一个非平凡的应变尺度在三维颗粒流。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear band formation in granular media as a variational problem
剪切密实颗粒材料的应变往往局限在一个狭窄的区域内，称为剪切带。最近的实验在一个修改后的库埃特细胞提供了本地化的剪切流在散装远离限制壁。剪切带的非平凡形状被测量为细胞几何形状的函数。首先，我们提出了一个几何参数的窄剪切带连接功能的表面位置的形状在散装。假设一个简单的耗散机制，我们表明，最小耗散能量的原则提供了一个很好的描述的形状函数。此外，我们讨论了剪切带的可能性和行为，脱离自由表面，并完全覆盖在体内。
2004-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal scaling for the jamming transition
用唯象方法预言了剪切颗粒材料在阻塞转变附近存在普适标度。明确确定的临界指数，这是独立的空间维度。通过分子动力学模拟验证了理论的正确性。
2009-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear transport of tracer particles immersed in a strongly sheared dilute gas with inelastic collisions
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx)（高级计算科学研究所 (ICCAEx)）
研究强剪切稀释气体中示踪粒子的非线性输运，通过两种互补方法推导精确结果，并与IHS结果比较。
2025-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tracer diffusion coefficients in a sheared inelastic Maxwell gas
在非弹性麦克斯韦模型的玻尔兹曼方程框架下，研究了剪切颗粒气体中杂质的输运性质。在这里，我们调查发现在这样的系统中，其中的示踪剂物种进行的总动能（有序相）的有限部分的非平衡相变的影响。为此，扩散系数首先获得的颗粒二元混合物在空间非均匀状态接近简单剪切流。在这种情况下，一组耦合玻尔兹曼方程求解的Chapman-Enskog-like的扩展周围的（本地）剪切流分布的每一个物种，从而保留所有的流体动力学阶的剪切速率$a$。由于剪切流引起的各向异性，需要三个张量$D_{ij}$，$D_{p,ij}$和$D_{T,ij}$来描述质量输运过程，而不是传统的标量系数。这些张量给出的一组耦合的代数方程的解决方案，这可以是\emph{exactly}解决的函数的剪切速率$a$，恢复系数$α_{sr}$和参数的混合物（质量和组成）。一旦获得了任意摩尔分数$x_1=n_1/(n_1+n_2)$的$D_{ij}$、$D_{p,ij}$和$D_{T,ij}$的形式（其中$n_r$是物质$r$的数密度），则仔细考虑上述三种扩散张量的示踪极限（$x_1\to 0$）。这些系数的显式形式推导表明，它们的剪切速率的依赖性显着影响的有序-无序过渡。
2016-05-05 cond-mat.stat-mech
Ultra-stable shear jammed granular material
干燥的颗粒状材料，如沙子、砾石、药丸或农业谷物，在压缩或剪切时会变硬。在低密度下，人们可以在不遇到任何阻力的情况下扭曲颗粒材料容器的形状。在各向同性压缩下，材料将达到一定的{ \it堵塞}密度，然后抵抗进一步的压缩。当剪切阻力在低于堵塞密度的密度下出现在系统中时，会发生{ \em剪切堵塞}，并且这种状态的弹性特性对工业和地球物理过程具有重要意义。我们报告的剪切堵塞颗粒材料的机械性能的变化进行小振幅，准静态循环剪切的实验观察。我们研究了一层塑料圆盘局限于剪切细胞，用光弹性测量测量所有粒子间的矢量力。对于足够小的循环剪切振幅和足够大的初始剪切，材料发展到一个意想不到的“超稳定”状态，其中所有的颗粒位置和颗粒间的接触力保持不变后，每个完整的剪切循环数千个周期。与原始剪切堵塞状态相比，这些状态对小的外加剪切的应力响应接近弹性。
2022-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
