Comment on: `What Determines the Static Force Chains in Stressed Granular Media?'
评论O. Gendelman，Y. G.波拉克岛Procaccia，S. Sengupta和J. Zylberg，Physical Review Letters 116，078001（2016）。
2016-06-29 cond-mat.soft
Rise or sink: spherical intruder in density frequency dependence static granular fluid
通过引入频率依赖性颗粒床密度项，建立了振动颗粒床中入侵者的简单模型。改变振动频率将通过颗粒床驱动作用于入侵者的浮力。与其他报道的结果相比，交换区域的上升和下降的入侵者被发现。
2011-07-05 cond-mat.soft
Force balance in canonical ensembles of static granular packings
我们调查的作用，局部力平衡的过渡从静态颗粒包装的微正则系综，其特征在于由不变的应力，正则系综。二维的填充允许相互的平铺，力平衡的集体效应是这种平铺的面积在微正则系综中也是不变的。我们提出了分析应力，平铺面积和平铺面积波动之间的关系，并表明，一个典型的合奏可以通过一个密集的热力学参数共轭到一个或另一个的特点。我们测试的等效性不同的合奏通过第一个典型的模拟力网络合奏，一个模型系统。
2009-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Towards a relevant set of state variables to describe static granular packings
我们分析，实验和数值模拟，稳态，通过攻丝，二维颗粒层。与通常的假设相反，我们表明，可逆的（稳态分支）的密度-加速度曲线是非单调的。因此，通过以非常不同的强度敲击系统，可以达到具有相同平均体积的稳定状态。对耗散摩擦圆盘的模拟表明，等体积稳态时，力矩张量的值不同。此外，我们发现，可以通过改变持续时间的水龙头，这些国家提出不同的平均体积的稳定状态的相等的应力。这些结果证实了以前的猜测，体积和力矩张量都需要在静态颗粒组装体的平衡态的唯一描述。
2010-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scale invariance and universality of force networks in static granular matter
力网络构成了静态颗粒物质的骨架。它们是机械性能的关键成分，如稳定性，弹性和声音传输，这对土木工程和工业加工至关重要。以往的研究主要集中在整体结构的外力（边界条件），并在概率分布的个人接触力。然而，到目前为止，部队网络的无序空间结构仍然难以捉摸。在这里，我们报告的证据，通过相对较强的力量相互作用的粒子簇的尺度不变性。我们分析了由分子动力学模拟模拟真实颗粒物质产生的颗粒堆积;尽管视觉变化，力网络的围压和其他参数的各种值具有相同的标度指数和标度函数，从而确定一个普适类。值得注意的是，力结构的平坦系综--平衡统计力学的简单概括--属于同一个普适类，而一些广泛研究的简化模型则不属于。
2006-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular segregation in dense systems: the role of statistical mechanics and entropy
颗粒偏析在工业、地质和日常生活中普遍存在，但至今仍没有统一的理论方法。在这篇综述中，我们研究了两个例子的颗粒偏析-浅快速流动和旋转鼓-这表明，在中等和高密度的系统的动力学可能是服从一个统计力学的方法。
2012-06-19 cond-mat.soft
$μ$-model for the statics of dry granular medium
提出了基于干摩擦系数分布的颗粒物质描述方法。使用这样的概念和一个简单的一维包装的粮食，我们解决了筒仓问题。接触处的摩擦系数取决于填料的几何形状和介质中的应力分布。在这样一种方法的杨森系数的确定和它的颗粒颗粒和边界颗粒摩擦系数的依赖性。此外，我们调查的压力分布的最大值出现的条件与深度与超重的顶部。作为我们工作的一个结果，我们提出了一个一般的框架来描述的颗粒物质作为一个连续的介质，其特征在于干摩擦张量的字段。
2006-03-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Arch-based configurations in the volume ensemble of static granular systems
我们提出了另一种方法来计算重力下考虑拱的颗粒包的微观静态配置。这种策略简化了过滤掉机械不稳定的配置的问题，为通过系综理论研究一系列颗粒模型开辟了道路。根据这种拱为基础的方法，我们已经获得了精确的状态密度的二维非相互作用刚性拱模型的颗粒集合。计算出的拱形尺寸分布和体积波动与现实的模拟挖掘颗粒床定性协议。我们还通过与准一维无摩擦圆盘柱极限情况的解析解进行比较来验证我们的计算。
2014-11-27 cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics (GSH): from Quasi-Static Motion to Rapid Dense Flow
{ \sc gsh}是一种连续介质力学理论，用于定性解释各种颗粒现象。为了探索和证明它的宽度，简单的解决方案{ \sc gsh}相关的颗粒现象和本构模型，包括（i）为零的剪切速率：静态应力分布和弹性波的传播;（ii）在缓慢的速度：临界状态，剪切带，亚塑性和测压模型;（iii）在较高的速度：MIDI模型，在Bagnold制度的快速密集流。一个统一的，紧密相关的颗粒物理学的理解出现作为这些现象的结果，采用一个单一的框架进行排序和解释。
2012-07-05 cond-mat.soft
Nonequilibrium Statistical Mechanics and Hydrodynamics for a Granular Fluid
颗粒流体由活化的介观或宏观颗粒（例如，粉末或颗粒），其流动通常看起来类似于正常流体的流动。为了探索定性和定量描述这些流动的理想化模型，这样的流体，一个系统的光滑非弹性硬球，被认为是。以这种方式探索的颗粒流体和正常流体的唯一区别是碰撞的非弹性。在真实颗粒流体中观察到的主要差异确实被这一特征所捕获。在简单介绍真实颗粒流体和理想模型的动机之后，回顾了非平衡统计力学的要素（可观测量、状态和它们的动力学）。详细介绍了硬球相互作用的特点。精确的微观平衡方程的数量，能量和动量密度的推导和它们的平均值描述为一个可能的宏观连续介质力学描述的起源。这种形式上的精确分析通过“正常”状态的概念导致封闭的宏观流体动力学方程。引入了这一概念，推导了Navier-Stokes本构方程，并给出了相应的传输系数Green-Kubo表达式。一个平行的描述粒状气体的动力学理论的背景下，玻尔兹曼极限是确定的关键。构造的“正常”的动力学方程的解决方案的概述，和Navier-Stokes阶流体动力学方程的重新推导的低密度颗粒气体。
2007-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy and Temperature of a Static Granular Assembly
颗粒物质由大量的颗粒组成，这些颗粒的集体行为决定了宏观性质，例如流动和机械强度。因此，颗粒物质性质的综合理论需要一个统计框架。在分子物质中，建立在能量守恒原理上的平衡统计力学提供了这个框架。然而，颗粒是小而宏观的物体，其相互作用是耗散的，因为能量可能会通过内部自由度的激发而损失。在这项工作中，我们构建了一个统计框架的静态，机械稳定的包装的谷物，这平行的平衡统计力学，但能量守恒取代有关的机械应力张量的函数的守恒。我们的分析表明存在一个具有熵的所有属性的态函数。特别是，最大化这个态函数导致这些系统的一个明确定义的颗粒温度。合奏的预测进行了验证，对模拟填料的无摩擦，可变形的磁盘。我们的证明，统计系综可以通过确定的其他保守量的能量是一种新的方法，有望开辟其他非平衡系统的统计描述的途径。
2007-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Master curves for the stress tensor invariants in stationary states of static granular beds. Implications for the thermodynamic phase space
我们准备静态颗粒床在重力下在不同的稳态通过敲击系统与脉冲激发的控制幅度和持续时间。宏观状态-定义的系综的静态配置探索的系统自来水后，自来水-对于一个给定的自来水强度和持续时间的体积，V，和力矩张量，ψ。在先前的论文[Pugnaloni等人，物理评论E 82，050301（R）（2010）]，我们报告的证据支持，这样的宏观状态不能完全通过使用V或V，除了粒子的数量N。在这项工作中，我们提出了这些变量的波动的分析，表明V和λ可能足以定义宏观状态。此外，我们表明，只有一个的不变量是必要的，因为每个组成部分的下降到一个主曲线绘制时，作为Tr（π）的函数。这意味着，这些颗粒组件有一个共同的形状的应力张量，即使它不对应于流体静力型。虽然大多数结果是通过分子动力学模拟得到的，我们提出支持实验结果。
2011-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of granular gases in compartmentalized systems
我们研究了一个简单的动力学方法内包含在两个隔间的$N$颗粒的组装行为。属于每个隔室的颗粒相互非弹性碰撞，并由随机热浴驱动。此外，最快的颗粒可以以取决于它们的动能的速率改变隔室。通过玻尔兹曼速度分布的方法，我们首先研究的动力学模型中的一组耦合方程的人口在容器和颗粒的温度，并找到一个交叉从一个对称的高温相到一个不对称的低温相。最后，为了包括统计波动，我们在直接模拟蒙特卡罗方法中求解模型。与以往的研究进行了比较。
2003-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Intrusion into granular media beyond the quasi-static regime
施加在侵入颗粒介质的物体上的拖曳力可以取决于物体的速度以及穿透的深度。我们报告的入侵实验在恒定的速度超过四个数量级连同系统的分子动力学模拟远远超出了准静态政权。我们发现，在初始碰撞后的一个特征时间，速度依赖性跨越到深度依赖性。这种交叉的时间尺度，这取决于渗透速度，深度，重力和入侵者的几何形状，挑战目前的模型，假设添加剂的阻力的贡献。
2019-10-23 cond-mat.soft
Numerical stress response functions of static granular layers
我们调查的应力响应函数的一层晶粒，即应力分布在响应于局部过载。轮廓的形状对填充布置非常敏感，并且因此是层的制备过程的良好标记。这项研究已经完成了使用分子动力学数值模拟。在这里，对于一个给定的雨一样的准备，我们提出的响应函数的缩放特性，特别是层的厚度的影响，以及过载和测量点的位置的重要性（在边界，在散装）。
2003-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of quasi-static collapse process of a binary granular column
通过跟踪颗粒在柱体坍塌过程中的位移，系统地研究了由二元颗粒组成的柱体的动力学行为。首先设计了一个实验装置来控制颗粒柱的准静态坍塌，然后通过使用由图像采集程序控制的工业相机来观察示踪粒子的轨迹。研究发现，柱内存在两个区域：一个是滑动区域，颗粒在其中以层状结构运动;一个是静止区域，颗粒在其中静止不动。根据这一分析结果，建立了一个动力学模型来预测粒子在时空中的轨迹演化。粒子在选定层上运动轨迹的计算结果与实验观测结果吻合较好。
2019-03-25 cond-mat.soft
Wang-Landau algorithm for entropic sampling of arch-based microstates in the volume ensemble of static granular packings
我们实现了Wang-Landau算法以等概率采样模型粒度系统的静态配置。所用的“非相互作用刚性拱模型”是基于静态配置的描述，通过分裂成稳定的拱集的颗粒的组件。这种技术使我们能够建立熵作为大型系统的包装体积的函数。我们特别注意到，必须考虑的细节时，定义的微观状态，并提出了正确的采样在这些不寻常的模型的移动。我们比较我们的结果与以前的精确计算的模型在中等系统的大小。该技术为计算更复杂的颗粒模型的熵提供了新的机会。
2015-10-05 cond-mat.soft
The Physics of Granular Mechanics
回顾和阐明了{ \em流体力学}方法对颗粒行为的连续力学描述。通过同时考虑能量和动量守恒，{ \em流体力学}的一般形式提供了一种系统的方法来{推导}本构关系的结构，包括非均匀系统所需的所有梯度项。一个重要的输入，以达到不同的关系（例如，牛顿流体，固体和颗粒介质）是能量，特别是其变量的数量和类型。从一个仔细检查的物理基础颗粒的行为，我们确定的独立变量，并提出了一个简单的和定性适当的颗粒能量的表达式。提出了所得的流体动力学理论，特别是本构关系，并进行了初步验证。
2012-06-13 cond-mat.soft
Frictional Granular Matter: Protocol Dependence of Mechanical Properties
摩擦颗粒物质的理论处理通常假设引用经典弹性理论来描述其粗粒度的力学性质是合理的。在这里，我们表明，实验和数值模拟的基础上，这是一般的情况下，因为应力自关联函数衰减比弹性格林函数更慢。理论上表明，标准弹性衰减要求压力和扭矩密度波动是正常的，其中可能有一个是超均匀的。然而，普通的压缩摩擦组件表现出异常的压力波动，不符合中心极限定理。这种故障的物理学与在堵塞之前从稀释配置压缩期间材料中建立的相关性有关。通过改变压缩的协议，可以观察到不同的压力波动和应力自相关衰减在大尺度上。
2020-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The tail of the contact force distribution in static granular materials
我们数值研究的分布P（f）的接触力在无摩擦珠包，平均在所有可能的力网络配置的合奏。我们采用伞形抽样来解决大f时P（f）的渐近衰减问题，并确定二维和三维有序和无序系统的P（f）降到10^{-45}阶的值。我们的研究结果明确地表明，在系综方法中，力分布的衰减比指数衰减快得多：P（f）~ exp（-f^α），对于2D系统，α \approx 2.0，对于3D系统，α \approx 1.7。
2007-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Heterogeneity and patterning in the quasi-static behavior of granular materials
异质性被分为五类-拓扑，几何，运动学，静态和本构-和前四类进行了研究，在一个数值离散元模拟双轴压缩。仿真实验表明，在加载过程中，拓扑结构和几何结构变得更加多变。测量到的颗粒间运动的波动很大，它们随着负载而增加，并且它们延伸到至少八个颗粒直径的距离。变形和旋转的不均匀性很大，并表示在空间图案。在整个加载过程中，应力异质性是中等的。
2019-01-06 cond-mat.soft
Phase transition in a static granular system
我们发现，一列的玻璃珠表现出明确的两个阶段之间的过渡，不同的抗剪切。流化脉冲用于制备具有在0.57 - 0.63范围内的明确定义的颗粒体积分数$ϕ$的静态。剪切阻力通过将杆缓慢插入珠柱中来确定。对于杆的速度范围，过渡发生在$ϕ=0.60$处。
2006-10-03 cond-mat.soft
Force distribution in granular media studied by an energy method based on statistical mechanics
本文提出了一种寻找颗粒试样在静力平衡时内部力分布的正确表达式的方法。该方法以统计力学为基础，通过研究弹性势能在颗粒间不同接触点之间的分配，得到颗粒间的力分布。用球的DEM模拟发现，弹性势的能量分布遵循玻色-爱因斯坦定律，并由此推导出力的分布。本文为用统计力学提供的工具研究粒状材料开辟了一条途径。
2010-03-31 cond-mat.soft physics.comp-ph
Mechanical and geometrical properties of jammed wet granular materials
数值研究了具有不可逆吸引相互作用的稠密湿颗粒的力学和几何性质。剪切模量随填充率的增加出现两个拐点，体积模量随填充率的增加出现非单调变化。配位数也表现出两个拐点。由于吸引相互作用，成对关联函数中的峰值位置向较低值移动。的Voronoi镶嵌的颗粒配置显示，概率密度函数的体积的Voronoi细胞扩大的包装分数接近堵塞点。
2022-09-10 cond-mat.soft
Continuum mechanics of differential growth in disordered granular matter
针对无序颗粒物质力学响应缺乏完整连续介质描述的问题，提出将生长场纳入平衡方程的奇偶极屏蔽几何理论，预测并模拟验证了非均匀生长场引发的异常位移场，揭示了奇参数与泊松比的关系。
2024-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Experimental Test on Edwards Volume Ensemble of Tapped Granular Packings
利用X射线层析成像，我们实验研究了颗粒填料受到机械攻丝三种类型的珠具有不同的摩擦系数。我们验证爱德华兹体积系综在这些三维颗粒系统，并建立一个颗粒版本的热力学第零定律。在Edwards框架内，我们还明确阐明了摩擦如何影响颗粒统计力学作为修改的状态密度，这使我们能够确定熵作为包装分数和摩擦的函数。此外，我们得到了基于几何配位数和填充分数的颗粒干扰相图。
2021-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Micro-mechanical Modelling of the Pressure Dependence of the Void Index of a Granular Assembly:
本文模拟了原始松散颗粒试样在轴对称渐进压缩下的密度增长（各向同性或各向异性）作为破坏较大空隙的不可逆过程;执行类似于Boutreux & de Gennes提出的方法的统计力学方法，其导致正常固结状态的密度作为压力的函数的方程;该方程与实验数据以及E（空隙指数）或V（比容）相对于ln（p）的典型变化一致。
2005-06-14 cond-mat.soft
Stress phase space for static granular matter
本文提出了一个相空间来比较与由外力所设定的宏观状态相容的颗粒系统的静态填充。这个相空间的性质进行了分析，表明考虑的允许和禁止的区域和内部的自由度的每一个配置（即几何图案）可能是一个相关的因素，为建立其概率，因此，预期的性质的样品。这是由于作用在粒子上的力的许多组合可以使它保持静力平衡。每一组力都可以被认为等效于一个微观应力场，但相互作用的类型和几何限制意味着并非所有应力状态都可以用任何一组来表示，而其他应力状态可以用许多组来表示。因此，相空间的点是简并的，并且每个组态的态密度强烈地决定了最可能的统计分布。它表明，这些功能只是依赖于偏应力。二维（2D）安排的第一次分析，包括澄清这一论断。
2018-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A basis for the statistical mechanics of granular systems
本文旨在证明使用统计力学工具的情况下，系统是不平衡和堵塞。具体来说，我们推导出一个玻尔兹曼方程的堵塞颗粒系统，并表明，玻尔兹曼的分析可以用来产生一个“第二定律”，$\dot{S}\ge 0$堵塞系统。我们强调了物理学这一领域的基本问题，并指出了表征粒子包装的关键量，通过一种新的实验方法，我们也在这里提出。
2005-03-02 cond-mat.soft
Mechanics of a granular skin
魔砂是一种疏水性玩具颗粒材料，由于其非直观的力学性能，被广泛应用于科学普及说明中。对水下魔法沙柱失效的详细研究表明，这些特性可以追溯到一个单一的现象：系统自我生成一个有凝聚力的皮肤，将材料封装在里面。皮肤，由固定的空气-水-颗粒界面，显示多尺度的机械性能：它们的范围从接触线动力学在晶粒内粗糙度尺度，塑性流动在晶粒尺度，所有的方式样品尺度的机械响应。随着蒙皮刚度的降低，失效模式从脆性转变为韧性（两者本质上都是集体性的），并在单颗粒尺度下完全分解。
2017-03-29 cond-mat.soft
Statistical mechanics of granular media: An approach A la Boltzmann
我们用气体的统计力学类比来建立颗粒介质的统计力学。被认为是一个各向同性的无序堆积的情况下提交的各向同性应力相等的领域。我们使用一个最大的混乱的假设和拉格朗日乘子的方法来证明力模量的分布呈指数下降，并服从指数衰减统计。这种分布是由上述假设和作为约束的平均应力的存在所引起的。实验和模拟证实了这种分布。我们应用同样的方法来找到一个颗粒集合体的空隙缺陷的分布。它也遵循指数衰减统计。
2005-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The yielding of granular matter is marginally stable and critical
致密颗粒材料的机械屈服是一种迷人的流变现象，超过此范围，在足够大的变形下，应力不再随应变而增加。理解与屈服相关的机械响应行为是颗粒物理学以及其他相关领域（包括玻璃物理学、材料科学、微物理学和活性物质生物物理学）的基本目标。然而，尽管近半个世纪的理论努力，在非晶态固体屈服的性质仍然在很大程度上难以捉摸相比，其晶体对应物。在这里，我们的实验研究的力学响应的二维双分散堵塞磁盘进行体积不变的纯剪切，专注于屈服的行为。我们表明，剪切下的配置的微观力学和几何特征可以用两个临界指数的弱力和小间隙分布最初提出的各向同性干扰过渡。通过两个指数之间的标度关系，我们发现屈服转变满足边际力学稳定性条件，屈服后出现全局失稳。屈服的临界性是由一个显着的磁化率峰值，量化的玻璃重叠序参量的波动揭示。此外，我们发现一个明显的过渡屈服前，这是与发病的结构各向异性。
2023-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effects of Friction and Disorder on the Quasi-Static Response of Granular Solids to a Localized Force
对局部力的响应为颗粒固体中不同的应力传递模型提供了灵敏的测试。工程师传统上使用的弹塑性模型受到了理论和实验结果的挑战，这些结果表明应力的波动（双曲线）传播，而不是静态弹性的椭圆方程。数值模拟的二维颗粒系统受到本地化的外力的性质，研究在这些系统中的应力传递作为施加的力的大小，摩擦参数和无序（多分散性）的函数。结果表明，在大型系统（通常认为由工程师），响应是接近各向同性弹性预测，而小系统的响应（或当足够大的力施加）是强烈的各向异性。在后一种情况下，所施加的力引起接触网络的变化，并伴随着摩擦滑动。静摩擦的静摩擦系数越大，响应为弹性的力的范围越宽，各向异性越小。增加多分散性的程度（对于所研究的范围，高达25%）减小弹性响应的范围。这篇文章是以前发表的一封信的延伸[1]。
2007-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bottom stresses of static packing of granular chains
本文用一种精确的、可重复的方法对颗粒链柱底部的静应力进行了实验测量。的关系，填充质量和表观质量之间的转换，从底部应力，研究了不同的链长。我们的测量再次证实了应力饱和曲线的标度行为符合Janssen模型的理论预期。此外，饱和质量被显示为链长的非单调函数，其中一个显着的过渡的饱和质量被发现在颗粒链的持久性长度。我们分别用另一种测量方法和不同尺寸的筒仓重复测量，峰值的位置保持稳健。为了了解饱和质量的转变，还测量了颗粒链的摩擦系数和体积分数，由此可以计算Janssen参数。最后，我们对两种不同堆积结构的长链进行了底部应力的初步测量，发现了缠结对底部应力的影响，并认为缠结可能是导致饱和质量转变的原因.
2019-03-26 cond-mat.soft
The jamming surface of granular matter determined from soil mechanics results
利用经典土力学的结果，提出了（应力、比容）空间中的堵塞过渡面方程。取轴对称条件，q为偏应力，p'为作用在颗粒骨架上的平均压力，并考虑正常压力范围（10 kPa-10 MPa）堵塞过渡面方程为v = vo-mln（p '/p 'o）+mdln（1+q q/（M' M' p'p'））; M'与摩擦角有关，m和md是取决于土壤特性的两个常数; p' o是“单位”压力。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phases of granular matter
从无序介质（如液体）中均匀成核晶体结构的理解仍然是凝聚态物理中一个重要的未解决的问题。在过去的二十年中，从一些实验结果的指导下的颗粒和胶体系统，包括特别是在胶体和颗粒系统中的均匀成核的观察，我们提出了一种替代的统计力学的方法来静态颗粒物质在1989年由爱德华兹和奥克肖特。
2018-08-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of particle compressibility on structural and mechanical properties of compressed soft granular materials
颗粒材料的力学性能的变化，引起的颗粒的内在可压缩性的变化，通过基于有限元和接触动力学方法相结合的数值模拟进行了研究。组装的无热的2D颗粒进行准静态单轴压缩到接近$1$的包装分数。受赫兹极限接触力学的启发，我们表明，颗粒的可压缩性对全局和局部应力的影响，可以通过只考虑系统的填充分数来描述。这一结果，证明在整个范围内的可访问的包装分数的情况下，无摩擦的颗粒，仍然是相关的中等颗粒间的摩擦系数。摩擦颗粒所观察到的微小差异源于系统中的不可逆局部重组，后者由颗粒的可压缩性促进。
2020-04-02 cond-mat.soft
A deductive statistical mechanics approach for granular matter
我们介绍了一个演绎统计力学的方法，颗粒材料，这是正式建立从几个现实的物理假设。主要的发现是一个普遍的行为的密度波动的分布。这种分布相当于气体动力学理论中的麦克斯韦-玻尔兹曼分布。与一组非常广泛的实验和模拟数据的包装的单一尺寸的球形颗粒的比较，揭示了一个非常好的定量协议与理论预测的密度波动在颗粒水平和在全球系统水平。这种一致性在广泛的填充分数范围内是稳健的，并且在通过使用不同方法制备的几种不同系统中观察到。平衡分布的特征在于只有一个参数（$k$），这是一个数量非常敏感的结构组织的变化。讨论了$k$的热力学当量及其与“颗粒温度”的关系。
2007-11-21 cond-mat.soft
Mechanical properties of inclined frictional granular layers
通过离散元数值模拟，研究了不同制备工艺下倾斜摩擦颗粒层的力学性能。我们进行了正交各向异性的弹性分析的应力响应的局部过载在层表面的几个基板倾斜角。通过相对于临界角$α_c$的倾斜角$α$来控制到非阻塞转变的距离。我们发现体系的剪切模量随$α$的增大而减小，但随着$α\to α_c$的增大而趋于一个有限值。我们还研究了各种微观量与$α$的行为，并显示特别是相对于正交各向异性轴的接触方向的演变和摩擦动员在接触的分布。
2014-01-31 cond-mat.soft
A Simple Incremental Modelling of Granular-Media Mechanics
提出了一种简单的非线性增量模型，用于描述颗粒材料和粉末的轴对称压缩过程。利用恒定侧应力下的压缩试验结果，描述了不排水压缩和增量压缩的主要特征。它推广了特征态的概念。它表明，到达一个给定的临界状态的轨迹应属于（v，q，p）空间中的一个单一的表面，这证实了最近的结果表明，Hvorslev的和Roscoe的表面是同一个表面的一部分。讨论了诱导各向异性的影响，并与经典的camclay模型进行了比较。
2005-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From Elasticity to Hypoplasticity: Dynamics of Granular Solids
“颗粒弹性”，用于计算静态应力分布在粒状介质中，是广义的，包括缓慢移动，变形颗粒的影响。其结果是一个颗粒固体的流体动力学理论，与土壤力学模型吻合得很好。
2007-06-10 cond-mat.soft
Reply to Comment on `What Determines the Static Force Chains in Stressed Granular Media?'
形式主义提出的物理学。116，078001（2016）用于从视觉数据确定摩擦盘中的法向和切向颗粒间力的方法在该论文的评论中受到批评。然而，在最初的出版物中开发的理论旨在找到力时，提供了准确的测量，而评论解决了一个不同的问题，是统计的力量，在一个配置的不确定性的相关参数。我们解决了这种差异的观点，并指出，即使有实验误差，可以改善的结果，使用一个迭代的过程中提出的物理。快速通信，93，060601（R）（2016）。
2017-06-26 cond-mat.soft
The $μ(I)$ model and extensions applied to granular material in silo with inserts
在工业过程中，颗粒物料通常使用带有插入件的筒仓进行处理，以防止“鼠洞”和类似行为，优化混合行为，并防止离析。利用不可压纳维-斯托克斯方程中的$μ(I)$流变学方法研究了颗粒料仓的质量流率和静态区。我们还扩展了$μ(I)$模型，将伪粘性和非局部流动性。我们发现，插入物的形状有显着的流量和静态材料的影响。我们还发现，插入物对流量的影响并不强烈的影响的扩展，而静态材料的量是高度依赖于插入物的形状和扩展之间的相互作用。最后，我们发现，对流量的影响随插入尺寸而变化，而静态材料的量并没有显着的影响，增加插入尺寸。这些结果可以为优化筒仓设计提供重要的见解。
2023-02-24 cond-mat.soft
An explicit granular-mechanics approach to marine sediment acoustics
本文采用颗粒力学理论与离散元模拟研究海洋沉积物声学，揭示无序颗粒堆积结构导致相速度和衰减的反常频率标度律。
2024-05-10 cond-mat.soft physics.geo-ph
Inter-dependence of the volume and stress ensembles and equipartition in statistical mechanics of granular systems
我们讨论了颗粒物质的统计力学，并得到了几个有意义的结果。首先，我们表明，与普遍的看法相反，体积和应力合奏是相互依赖的，有必要使用两者。我们使用的组合合奏明确计算二维系统的结构和应力相关的量的期望值。因此，我们表明，结构特性可能取决于angoricity张量和基于应力的量可能取决于压实。这对之前静态颗粒系统的统计力学分析以及期望值的相关推导提出了质疑。其次，我们建立了一个有趣的均分原则的存在-总体积之间的结构和应力相关的自由度平均分配。第三，我们推导出一个表达式的压实度，使它能够量化它从宏观测量。
2012-10-21 cond-mat.soft math-ph math.MP
Edwards Statistical Mechanics for Jammed Granular Matter
在1989年，山姆·爱德华兹爵士提出了一个有远见的建议，使用类似于热平衡统计力学的等概率堵塞状态的体积系综来处理堵塞的颗粒材料，尽管它们具有固有的非热特性。从那时起，统计力学的方法堵塞的物质已经获得了大量的关注，由理论家和实验学家。在这里，我们回顾了一个系统的方法来堵塞的问题的基础上爱德华兹统计力学合奏。我们讨论了基于体积函数的微正则系综和正则系综的构造，它取代了阻塞系统中的哈密顿量。在各个层次的近似方案的重要性，强调导致合奏平均数量，如包装分数和接触力分布的定量预测。概述了阻塞状态的现象学和实验，模拟和理论模型，仔细检查强假设爱德华兹的方法，包括最近的结果表明爱德华兹遍历假设的有效性阻塞状态。讨论了组成颗粒范围从球形到非球形（如二聚体、聚合物、椭圆体、球柱体或四面体）、硬颗粒和软颗粒、摩擦颗粒、无摩擦颗粒和粘性颗粒、任何尺寸的单分散颗粒和多分散颗粒的包装的理论框架，提供了对所有堵塞物质统一相图的见解。此外，还建立了Edwards系综亚稳堵塞态与自旋玻璃亚稳性之间的联系。这突出表明，包装问题可以被理解为一个约束满足问题排除体积和力和扭矩平衡导致爱德华兹合奏之间的统一框架的等概率堵塞状态和平衡自旋玻璃。
2017-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Mechanics of granular column collapse in fluid at varying slope angles
研究了流体中初始体积分数对斜坡上颗粒柱崩塌跳动特性的影响。为了了解颗粒在流体中坍塌的流动动力学，进行了二维亚晶粒尺度的数值模拟。离散元（DEM）技术与格子玻尔兹曼方法（LBM）相结合，用于流体-颗粒相互作用，以了解淹没颗粒流的演变。为了数值稳定性，使用多松弛时间LBM（LBM-MRT）模拟流体相。为了在2D中模拟互连孔隙空间，在LBM计算期间假设颗粒半径（流体动力学半径）减小。将颗粒柱在流体中的坍塌与干燥情况进行了比较，以了解流体对跳动行为的影响。进行参数分析，以评估颗粒特性（初始填充）对0°、2.5°、5°和7.5°倾角下流动和流出距离演变的影响。通过分析滑水、卷水和粘性阻力对颗粒体运动的影响，研究了颗粒体运动的动力学特性。从能量耗散、流动前沿形状、水卷吸和堆积密度演化等机理解释了松散颗粒柱和致密颗粒柱在流体中坍塌流动特性的差异。
2017-06-29 cond-mat.soft physics.geo-ph
Intruder in a two-dimensional granular system: Effects of dynamic and static basal friction on stick-slip and clogging dynamics
我们讨论了入侵者被弹簧拉过二维颗粒系统的模拟结果，使用的模型旨在深入了解Kozlowski等人描述的实验结果[Phys. Rev. E，100，032905（2019）]。在先前的研究中，观察到颗粒与基底之间存在基底摩擦，从而将入侵者的动力学从堵塞改变为粘滑。在这里，我们首先表明，我们的模拟结果与实验数据非常吻合的各种实验可访问的摩擦系数管理粒子相互作用和边界。然后，我们使用模拟来探索更广泛的参数空间，重点是粒子和基底之间的摩擦。我们考虑了一系列的静态和动态的基础摩擦系数，这是很难在实验中顺利变化。模拟结果表明，动态摩擦强烈影响粘滑行为时，系数降低到0.1以下，而静摩擦只起着边缘作用的入侵者动态。
2019-10-15 cond-mat.soft
Unjamming in a 3D Granular System: The Micromechanical Role of Friction in Force Distributions and Rheological Properties
Universidad Autónoma de Chile（智利自治大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
研究三维摩擦颗粒系统中颗粒浓度降低对微机械量如颗粒间力、协调数和整体堆积密度的影响，揭示摩擦系数对结构和机械特性的影响，结果与致密颗粒系统观察一致。
2026-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Three Comments on "A Simple Incremental Modelling of Granular-Media Mechanics"
使用最近的增量建模，它表明，在临界状态附近的土力学的相空间中的样本的轨迹不受刚度矩阵，但由其变化。该特性用于预测当B-M-1趋于0时，即在临界点附近，伪杨氏模量趋于0，其中B是轴对称测试期间的垂直与横向应力比。尝试理解和预测不稳定的行为是使用相同的建模。强调了该模型与土壤液化结果的兼容性。
2005-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical mechanics of dense granular fluids - contacts as quasi-particles
提出了一种新的第一性原理统计力学公式来描述缓慢和膨胀的颗粒流体，其中长时间的颗粒间接触破坏碰撞理论。所有重要的物理现象都发生在接触点上，它们被认为是可以出现和消失的准粒子。定义了一个接触势$ν$作为涨落的度量，并计算了每个粒子的平均配位数及其涨落的函数，将Edwards统计力学推广到慢动力学系统，当运动停止时收敛到慢动力学系统.将该理论应用于小围压极限下的单剪散粒体模型系统。推导出接触电位对剪切速率的依赖关系，从而可以通过实验校准$ν$，并预测配位数分布随剪切速率的变化。将下一个$ν=0$设置为堵塞点，其中临界平均配位数为$z_c$，找到那里的剪切速率的有限值$\dotγ_c$。一个简单的平均场论，然后产生缩放的平均配位数和它的波动附近的$\dotγ_c$。文献中的现有结果似乎支持这些预测。
2016-03-07 cond-mat.soft
Fluctuating hydrodynamics and correlation lengths in a driven granular fluid
本文计算了在随机摩擦液池中流化的颗粒系统的速度场和密度场的剪切和纵向模态的静态和动态结构因子。解析表达式通过波动的流体力学获得，并成功地与数值模拟相比，体积分数$\sim 50%$。流体动力学噪声是由浴缸产生的外部噪声和由碰撞产生的内部噪声的总和。只有后者被假定为满足与平均颗粒温度的波动耗散关系。静态速度结构因子$S_\perp(k)$和$S_\parallel(k)$表现出一般的非恒定行为，在大和小$k$处具有两个平台，分别代表颗粒温度$T_g$和浴温$T_b>T_g$。从这个行为，两个不同的速度相关长度进行测量，都随着填充率的提高而增加。这种空间秩序的增长与动力学结构因子的行为一致，其衰减随着密度的增加变得越来越慢。
2011-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
