Short Pulse Dynamics in Strongly Nonlinear Dissipative Granular Chains
研究了脉冲在强非线性颗粒链中传播时的能量衰减特性。我们观察到一个波扰动，在低粘度由两个部分表现出两个完全不同的时间尺度的耗散。一部分是衰减孤立波，像无耗散链一样，受离散性和非线性效应支配，寿命较短。另一种是纯粹的耗散冲击结构，具有更长的寿命，只存在于耗散的存在。粘度和初始配置，导致这种复杂的波扰动的范围进行了探讨。
2008-08-04 cond-mat.soft
Observation of two-wave structure in strongly nonlinear dissipative granular chains
在强非线性粘性颗粒链中，在排除驻波的载荷条件下（例如，我们观察到由两个相互连接但不同的部分组成的脉冲。一种是领先的窄“主脉冲”，其性质类似于“声波真空”中的孤立波。“它产生于没有耗散的强非线性和离散性，但现在由于粘性而衰减。另一种是一个广泛的，更持久的冲击状的“二次脉冲”落后于主脉冲和粘性耗散所造成的。主脉冲后面的介质从“声波真空”转变为具有有限声速的介质。当快速衰减的初级脉冲消失时，次级脉冲继续在“声波真空”中传播，如果粘度相对较小，则会出现振荡前沿，直到其最终（但非常缓慢）解体。超过一个临界粘度有没有分离的两个脉冲，和耗散和非线性占主导地位的冲击状衰减脉冲，现在表现出非振荡的前面。
2006-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Propagation and attenuation of pulses driven by low velocity normal impacts in granular media
我们进行了实验的低速正常的冲击到颗粒状材料，填充一个近似圆柱形的42升浴缸。颗粒介质中的运动用7个嵌入式加速度计的阵列跟踪。由撞击激发的纵向脉冲衰减，其形状变宽，并随着距离撞击点的行进距离而变得更平滑。脉冲传播不是关于撞击点的球对称。脉冲向下传播的峰值幅度大约是与垂直方向成45度传播的脉冲的两倍。一个对流扩散模型被用来估计脉冲特性的依赖性作为一个功能的旅行距离从网站的影响。脉冲峰值压力、速度和地震能量的幂律形式取决于从撞击到-2.5次方的距离，并且这种快速衰减与我们的实验测量大致一致。我们的实验支持地震震动模型，使冲击产生的地震能量迅速衰减到碎石小行星，而不是混响模型，地震能量缓慢衰减。我们应用我们的扩散模型来估计地震脉冲的物理特性，将激发即将到来的DART任务的影响到二次，Dimorphos，小行星二进制（65803）Didymos系统。我们估计，脉冲峰值加速度将超过表面重力，因为它通过小行星旅行。
2022-08-01 astro-ph.EP cond-mat.soft
Energy trapping and shock disintegration in a composite granular medium
颗粒材料表现出强烈的非线性行为，影响波在介质中的传播。我们报告的第一个实验观察脉冲能量约束和由此产生的冲击波和孤立波的解体。该介质由高模量与不同质量的低模量链的数量级的交替集合组成。被捕获的能量包含在复合链的“较软”部分中，并在较长的时间内以微弱的分离脉冲的形式缓慢释放。这种效果通过使用特定的组组装和叠加力来增强。
2005-09-24 cond-mat.soft
Subsurface pulse, crater and ejecta asymmetry from oblique impacts into granular media
本研究通过104 m/s斜向撞沙实验，揭示了撞击角对地下地震脉冲强度的显著影响及相关不对称特征，并提出了脉冲峰值振幅的估算方法。
2023-09-23 astro-ph.EP astro-ph.IM cond-mat.soft
Attenuation of short strongly nonlinear stress pulses in dissipative granular chains
对球和柱体链中短的、强非线性应力脉冲的衰减进行了实验和数值研究，其中两个质量比保持接触相同。质量比为0.98的链支持孤立波，另一个（质量比为0.55）支持非平稳脉冲，仅在相对较短的距离上保持其身份，但在较长的距离上衰减，因为振荡的小质量粒子产生的小振幅尾部的辐射。在实验中的脉冲衰减的链与质量比0.55是更快的在相同数量的颗粒从入口比在链与质量比0.98。在有效阻尼系数为6 kg/s时，计算结果与数值计算结果基本一致。该阻尼水平对于消除在较低阻尼或无阻尼时存在的质量比为0.55的系统中的颗粒之间的间隙开口是关键的。然而随着耗散的增加，数值结果表明，质量比为0.98的链比质量比为0.55的链提供了更快的衰减，这是因为前者支持的脉冲更窄，相邻粒子之间的速度差更大。所研究的链在零耗散和中等阻尼系数下表现出不同的波结构，在大阻尼下表现出类似的行为。
2015-04-16 cond-mat.soft nlin.PS
Wave mitigation in ordered networks of granular chains
我们研究了应力波通过有序二维颗粒链网络的传播。准粒子连续介质理论捕获的声脉冲分裂，弯曲，并通过网络重组，并用于获得其有效的声学性质。通过数值模拟和实验测试，证实了理论预测的网络的强大的消浪性能。特别是，通过系统传播的领先的脉冲幅度示出与传播距离呈指数衰减和发射波的空间结构示出沿入射波的方向的指数本地化。这些指数衰减的特征的长度尺度的研究和确定作为网络的几何性质的函数。这些结果为设计有效的冲击缓解结构开辟了道路，并为波在颗粒物质中的传播机制提供了新的见解。
2013-12-03 cond-mat.soft nlin.PS
Effect of an interstitial fluid on the dynamics of three-dimensional granular media
机械能在颗粒材料中的传播近年来得到了深入的研究，因为从地质学到建筑物和结构的冲击缓解和保护，广泛的领域都有与这种现象相关的过程。在本文中，我们实验探索的影响，间隙流体的动力学的机械脉冲在受控的约束压力下的颗粒填料的传播。实验结果表明，在湿颗粒之间的接触尺度的弹流机制的发生。我们描述我们的结果在一个有效的介质理论，包括粘性流体的存在。最后，我们研究了颗粒堆积的非线性衰减作为脉冲幅度的函数。我们的观察结果表明，可以通过调整间隙液的粘度高于阈值，在该阈值处，弹性流体动力学相互作用克服了由于限制的弹性排斥，来阻止材料的软化。
2019-04-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mechanical impulse propagation in a packing of 3D spheres confined at constant pressure
机械脉冲在颗粒介质中的传播强烈地依赖于所施加的约束条件。在这项工作中，包含的柔性壁，使限制在静水压力条件下的颗粒填料中的声音的传播进行了研究。这种配置还允许通过仪表化冲击摆来控制输入脉冲的形式。分析了机械波传播的主要特征，发现机械波传播速度与传播脉冲振幅的函数关系符合赫兹接触定律的预言。在增加约束压力，观察到从非线性到线性传播的连续过渡。我们的研究结果表明，在低约束制度，衰减增加与非线性脉冲的脉冲幅度的增加，而它是一个弱的函数的约束压力的线性波。
2015-11-13 cond-mat.soft
Granular Impact Dynamics: Acoustics and Fluctuations
在相应的流体动力学视频中，为APS DFD 2012流体运动画廊创建，我们展示了2D颗粒碰撞实验的高速视频，其中入侵者从上方撞击一组双分散光弹性盘。我们讨论入侵者下面的力，它在空间和时间中强烈波动。这些波动对应于传播到介质中的声脉冲。分析表明，在我们的实验中，这个过程是由与颗粒团簇的碰撞主导的。来自这些碰撞的能量沿着颗粒网络被携带到颗粒介质中，在那里被耗散。
2012-10-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Energy dissipation in high speed impact on granular media
本文研究了高速冲击颗粒介质时的能量耗散机制，发现其主要由力链网络大规模重组探索亚稳态导致，传统阻力模型在此失效，且空间维度显著影响早期峰值力与冲击速度的标度关系。
2023-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.geo-ph
Generation of Sound Bullets with a Nonlinear Acoustic Lens
声透镜被用于从生物医学成像和外科手术到防御系统的各种应用中，但其性能受到其线性操作包络和复杂性的限制。在这里，我们展示了一个戏剧性的聚焦效果，并在固体和流体介质中产生大振幅，紧凑的声脉冲（声音子弹），使一个可调的，高度非线性的声透镜。该透镜由有序的颗粒链阵列组成。声音子弹的振幅、大小和位置可以通过改变链上的静态预压缩来控制。我们支持我们的研究结果与理论，数值模拟，并证实实验结果与光弹性测量。我们的非线性透镜使产生高能声脉冲的新方法成为可能，例如，使外科手术控制声能成为可能。
2009-08-31 cond-mat.soft
Sound propagation and force chains in granular materials
颗粒材料本质上是异质的，导致在制定准确的声音传播模型方面的挑战。为了量化空间和时间上的声学响应，我们在光弹性颗粒材料中进行实验，其中内部应力模式（以力链的形式）是可见的。我们利用两种互补的方法，高速成像和压电换能，提供粒子尺度的测量的振幅和速度的声波在近场制度。我们观察到，波的振幅平均最大的粒子内经历最大的力量，特别是在那些链辐射远离源，与力的依赖性，这种振幅在定性上与一个简单的赫兹粒子接触面积的模型。此外，我们能够直接观察到罕见的瞬态力链形成的打开和关闭的接触在传播过程中。脉冲前沿的速度与一维链的预测在数量上一致，而峰值响应的速度较慢表明它包含了即使在这个近场区域内也经过多条路径传播的波。这些效应突出了颗粒尺度行为在确定颗粒材料声学特性中的重要性。
2010-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic wave propagation in confined granular systems
我们提出了数值模拟的声波在受限颗粒系统中的传播由粒子相互作用的三维赫兹-明德林力定律。对系统一侧的短机械激励的响应被发现是传播相干波前，随后是由多重散射波组成的随机振荡。我们发现，相干波前是不敏感的包装的细节：力链不起重要作用，在确定这个波前。相干波随时间线性传播，其振幅和宽度随距离呈幂律变化，而其速度与宏观弹性理论的预测大致一致。由于目前还没有相干波的展宽和衰减的理论，我们数值和解析研究脉冲在一维链相同的弹性球的传播。结果表明，该体系的增宽和衰减指数与无规填充体系有很大不同。在我们所有的模拟中，相干波前的速度与压力的比例为$p^{1/6}$;我们将此结果与实验数据进行比较，在不同的颗粒系统中，可以看到从$p^{1/6}$行为的偏差。简要讨论了系统的本征模态，并研究了阻尼的影响。
2005-04-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
