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
Jamming of Frictional Particles: a Non-equilibrium First Order Phase Transition
基于模拟结果和非平衡一阶相变的唯象Landau理论，提出了二维干颗粒剪切流动的相图。我们的方法包括摩擦以及无摩擦粒子。摩擦相图的最重要特征是在有限应力下的重入流动和临界堵塞点。在无摩擦极限下，重入区消失，堵塞过渡是连续的，临界点为零应力。从该模型导出的干扰相图与Bi等人（Nature（2011））的实验一致，并汇集了先前相互矛盾的数值结果。
2014-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming phase diagram for frictional particles
当温度降低或密度增加时，从类流体状态到无序的类固体状态的非平衡转变，称为堵塞转变，发生在各种物理系统中，例如胶体悬浮液和分子流体。剪切应力和温度一样有利于流体状态，在定义系统“堵塞相图”时也必须考虑剪切应力[1-4]。例如，无干扰无热化系统[1]可以用温度、密度、应力空间中干扰图的零温平面来描述。在这里，我们考虑非热摩擦系统[8-13]的堵塞，如颗粒材料，这对从物理学到工业的许多应用都很重要。在体积不变和外加剪应力的情况下[1，2]，我们证明了在没有摩擦时，系统要么是类流体，要么是堵塞的，而在存在摩擦时，在密度剪应力平面上出现了一个新的区域，在这个区域中，系统可能会滑动，甚至在很长一段时间内以稳定的速度流动，以响应外加的应力，但最终会堵塞。本文用密度、剪应力和摩擦空间中的相图描述非热摩擦系统中的堵塞。
2009-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite-Size Scaling at the Jamming Transition
我们提出了一个分析有限尺寸的影响，在拥挤的包装N软，无摩擦球在零温度。有一个1/N的修正，在过渡的接触数的离散跳跃，使堵塞的填料只存在以上的均衡。因此，接触数和弹性模量的正则幂律标度在低压下破裂。这些量表现出具有非平凡标度函数的标度崩溃，表明干扰转变可以被视为相变。缩放在2维和3维中均作为N的函数实现，指示上限临界尺寸为2。
2012-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rigid cluster decomposition reveals criticality in frictional jamming
本文在刚性渗流理论的框架内研究了摩擦阻塞过渡的性质。将缓慢剪切的摩擦填料分解为刚性簇和松软区域，推广了包含摩擦接触的卵石博弈。我们发现了一个二阶过渡控制的出现一个系统跨越刚性集群伴随着一个关键的集群大小分布。刚性簇也与刚性的常用度量相关。我们将此结果与无摩擦干扰，刚性集群大小分布是非临界的。
2015-08-01 cond-mat.soft
From yielding to shear jamming in a cohesive frictional suspension
模拟被用来研究稳定的剪切流变学的摩擦颗粒表现出不连续的剪切增稠和剪切堵塞，在有限范围内的凝聚力的相互作用导致的屈服应力的稠密悬浮液。我们开发了一个本构模型，结合屈服行为和剪切变稀在低应力下的摩擦剪切增稠在高应力下，在很好的模拟结果。这项工作表明，在屈服应力以下的固体和在剪切堵塞状态下的固体之间存在明显的差异，因为这两者发生在广泛分离的应力水平下，由材料可流动的应力区域分离。
2018-09-17 cond-mat.soft
Jamming creep of a frictional interface
我们测量了相同的聚合物玻璃之间的摩擦多接触界面的位移响应偏置剪切力振荡。我们的证据的存在，最大的力量接近低于标称的静态阈值，一个干扰蠕变制度由一个老化的复兴竞争内的微米级接触粗糙。蠕变曲线的定量分析表明，另一个这样的机制可能是在工作中的纳米厚的粘合剂连接。
2001-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Jamming with tunable roughness
我们引入了一个新的模型来研究表面粗糙度对干扰过渡的影响。通过数值模拟，我们表明，对于一个光滑的表面，干扰过渡密度和接触数在过渡点都增加增加非球面，椭球和spherocylinders。相反，对于粗糙表面，这两个量都减少，与摩擦颗粒的行为定量一致。此外，在库仑摩擦定律所对应的极限下，该模型满足前人提出的广义均衡性判据。我们引入一个计数参数，证明这一标准，并解释它的几何。最后，我们提出了一个简单的理论来预测接触数在有限摩擦力分布的知识在无限摩擦极限。
2020-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming of Bidisperse Frictional Spheres
通过推广无摩擦球的几何参数，提出了一个模型的堵塞密度$ϕ_J$的机械稳定填料的双分散，摩擦球。单分散、$μ_s$依赖的干扰密度$ϕ_J^{\mathrm{mono}}(μ_s)$是模型中所需的唯一输入，其中$μ_s$是摩擦系数.该模型的预测进行了验证的稳健估计$ϕ_J$从计算机模拟的$10^7$颗粒广泛的$μ_s$，和尺寸比高达40：1。尽管对于所有$μ_s$，$ϕ_J$随小球体体积分数$f^s$非单调变化，但在最佳$f^{s}_{\mathrm{max}}$处其最大值$ϕ_{J,\mathrm{max}}$都是$μ_s$依赖的。最佳的$f^{s}_{\mathrm{max}}$的特点是小响尾蛇颗粒的分数急剧过渡。
2021-08-16 cond-mat.soft
Jamming of frictional spheres and random loose packing
利用计算机模拟研究了摩擦系数$μ$对无序颗粒填料堵塞性能的影响。压缩，软球填料被带到堵塞过渡-填料失去机械稳定性的点-通过减少包装分数。堵塞过渡处的堆积分数的值$ϕ^μ_{c}$从零摩擦的随机紧密堆积点逐渐减小到与随机松散堆积一致的值，因为摩擦系数增加了几个数量级。这伴随着在阻塞转变处的配位数$z^μ_{c}$的减少，其随着摩擦的增加从大约6变化到4。普遍的幂律缩放观察到的压力和协调数作为距离的函数，从广义的，摩擦相关的干扰点。还报告了$ϕ^μ_{\rm c}$、$z^μ_{\rm c}$和$μ$之间的各种幂律。还研究了填料制备历史的依赖性。
2011-07-29 cond-mat.soft
Hierarchical Jamming in Frictional Particle Assemblies
存在堵塞相图的假设（Liu和Nagel，Nature 396，21 EP（1998 aa））提供了基于这些材料是否处于堵塞或未堵塞状态对宽范围的非晶态固体（胶体、分子和乳液玻璃、胶体和聚合物凝胶、泡沫和颗粒物质）进行分类的理论基础。虽然这种简单的分类是有吸引力的，但它未能捕获这样的非晶态固体的刚性标准可以相对于特定的变形取向或模式（即剪切、挤出、固结）来定义。我们认为这个问题通过巩固的强胶体凝胶，并发现，在巩固的强胶体凝胶的临界转变（所示的最大值和最小值的相对法向应力差）直接对应于定向，摩擦和非摩擦刚性渗流。这些结果表明，在这种非晶态固体的固结过程中，存在着定向的、堵塞的状态的层次结构，以及颗粒尺度的相互作用与这些远离平衡的系统的宏观集体行为之间的直接联系
2020-02-02 cond-mat.soft
Exploring the jamming transition over a wide range of critical densities
我们数值研究了三维无摩擦多分散球的阻塞转变。我们使用一个有效的热化算法的平衡硬球流体，并产生无定形堵塞包装的范围内的临界堵塞密度，这是约三倍，比以前的研究。这使我们能够重新审视表征干扰过渡的广泛的结构特性。等静压性和对关联函数的临界行为在整个干扰密度范围内都成立。在中等长度尺度下，我们发现一个弱的，平滑的键取向顺序的增加。相比之下，扭曲的二十面体结构增长迅速，在流体和堵塞状态的体积分数增加。令人惊讶的是，在大尺度上，我们观察到，更密集的堵塞状态显示出更强的偏离超均匀性，这表明从平衡流体继承的增强的无定形有序竞争，而不是增强，超均匀性。最后，有限大小的波动的临界干扰密度被大大抑制在密集的堵塞状态，表明一个重要的变化，在地形的势能景观。通过相当大的拉伸的临界“J线”的振幅，我们的工作解开的物理性质，在接触规模与堵塞的临界性，从那些发生在较大的长度尺度，具有不同的性质。
2017-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous rigidity transition associated with shear jamming in granular simulations
我们调查的刚性过渡与剪切堵塞在无摩擦，以及摩擦，磁盘填料在准静态制度和低剪切速率。对于无摩擦圆盘，在准静态剪切作用下的过渡是不连续的，在阻塞过渡处瞬时出现一个跨越刚性团簇的系统。对于摩擦系统，过渡似乎连续有限的剪切速率，但变得尖锐的较低的剪切速率。在准静态极限，它是不连续的，在无摩擦的情况下。因此，我们的研究结果表明，与剪切堵塞的刚性过渡是不连续的，在过去的各向同性堵塞的无摩擦颗粒，因此，在一般的堵塞过渡的统一功能证明。
2023-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical behaviors of jamming in cyclically sheared frictional hard granular particles
与无摩擦硬球填料（如果是二维的，则是硬盘）的堵塞形成鲜明对比的是，摩擦填料的临界堵塞更加难以捉摸，并且仍然处于激烈的争论之中。在这里，我们表明，摩擦硬盘包装自组织的临界堵塞状态附近时，受到准静态稳态循环剪切，显示粒子速度场的无标度波动，其特征在于由功率谱$E(k)\propto k^{-α}$的纵向和横向模式在波矢量空间，与$α\approx2.0\pm0.15$，和近平坦的频谱$E(ω)\propto const.$在角频域。我们的研究结果与S. Henkes等提出了两种不同的长度尺度，分别对应于纵向和横向模式，显示了干扰的临界行为。此外，我们的研究结果是一致的一般均衡的概念框架，但与一个关键的区别，系统自组织的一个关键的干扰状态，通过强耦合的机械结构和动力学。我们的研究结果对于提供理解非局部流变学的微观机制以及建立真实颗粒材料本构关系的指导原则具有重要意义。
2021-10-14 cond-mat.soft
Shear jamming transition in alternating shear rotation for frictional and frictionless suspensions
本文通过数值模拟研究摩擦与无摩擦悬浮液的交替剪切旋转，揭示角度对阻塞点、接触与流体动力学应力及微观结构的不同影响。
2025-03-16 cond-mat.soft
Critical scalings and jamming in thermal colloidal systems
在热胶体堵塞过程中，对分布函数的第一个峰显示最大高度$g_1^{\rm max}$。我们发现，$g_1^{\rm max}$伴随着材料性质的显着变化，从而标志着从unjamming到jamming眼镜的过渡。在$g_1^{\rm max}$的标度律导致结构和热力学量的标度崩溃，表明T=0堵塞过渡的临界性。$g_1^{\rm max}$的物理意义是突出的，它与动能和势能相等和配位数的最大波动的巧合。在堵塞玻璃中，我们发现在均衡温度下的振动态密度的均衡性和平坦化之间的强耦合与压缩成比例。
2012-01-07 cond-mat.soft
Controlling Shear Jamming in Dense Suspensions via the Particle Aspect Ratio
颗粒在液体中的稠密悬浮液表现出丰富的非牛顿行为，如剪切增稠和剪切堵塞。已知剪切增稠通过增加颗粒的摩擦相互作用以及通过使它们的形状更加各向异性来增强。然而，对于剪切堵塞，仅研究了颗粒间摩擦的作用，而改变颗粒形状的效果迄今尚未得到系统的研究。为了解决这个问题，我们在这里合成光滑的二氧化硅颗粒和设计的颗粒表面化学产生强烈的摩擦相互作用，使致密的，水悬浮液的球体表现出明显的剪切堵塞。然后，我们改变颗粒的纵横比从$Γ$ =1（球）到$Γ$ =11（细棒），并进行流变测量，以确定颗粒各向异性对剪切堵塞及其前体，不连续剪切增稠的影响。保持摩擦相互作用固定，我们发现，增加纵横比显着减少$ϕ_m$，最小的颗粒堆积分数可以观察到剪切堵塞，低$ϕ_m=33\%$的值为$Γ$ =11。由于摩擦和形状各向异性，独立控制颗粒相互作用的能力产生的悬浮液的增稠和干扰能力的基本见解，并提供了一个框架，合理设计剪切干扰特性。
2019-01-13 cond-mat.soft
A review on shear jamming
本文综述剪切阻塞的实验、模拟与理论进展，通过广义相图统一无摩擦与有摩擦体系，并阐明其临界性、弹性及与多种流变现象的联系。
2023-06-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Robust Prediction of Frictional Contact Network in Near-Jamming Suspensions Employing Deep Graph Neural Networks
本研究提出基于深度图卷积网络（DeepGCN）的机器学习方法，用于预测近堵塞悬浮液中的摩擦接触网络（FCN），在广泛相空间和参数变化下展现出鲁棒泛化能力，为颗粒系统性质预测提供了可迁移技术。
2025-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fragility and hysteretic creep in frictional granular jamming
在颗粒温度为零的准静态单轴压缩条件下，对二维摩擦双分散圆盘系统中的颗粒堵塞转变进行了实验研究。目前公认的结果表明，堵塞过渡发生在一个关键的包装分数$ϕ_c$。相比之下，我们观察到的第一个压缩循环表现出{ \it脆性} -亚稳态配置与同时堵塞和未堵塞的集群-在一个小的间隔在包装分数（$ϕ_1 < ϕ< ϕ_2$）。脆弱状态将定义$ϕ_c$的两个条件分开，其中压力的指数上升开始于$ϕ_1$，而盘位移的指数下降结束于$ϕ_2$。结果解释通过渗流机制的压力接触，集群的增长表现出很强的空间相关性与磁盘位移。用不同弹性模量$E$和摩擦系数$μ$的几种圆盘材料进行的测量表明，摩擦直接控制脆性状态的开始，但间接控制指数斜率。此外，我们实验证实了最近的预测有关的依赖$ϕ_c$的$μ$。在重复加载（压缩）下，系统在压力方面表现出滞后，并且起始$ϕ_c$随着重复次数缓慢增加。这种摩擦引起的滞后蠕变被解释为颗粒包的演变从一个亚稳态的最终结构稳定的配置。它示出依赖于准静态步长$Δϕ$，它提供了唯一的扰动机制，在实验方案中，和摩擦系数$μ$，其作用是稳定的包。
2012-07-17 cond-mat.soft
Jamming as a topological satisfiability transition with contact number hyperuniformity and criticality
本文通过最小网络模型中的拓扑可满足性转变揭示堵塞转变的超均匀性与临界性源于等静力学与机械稳定性的双重约束，并发现其指数与无摩擦堵塞一致，提出新的非平衡相变普适类。
2025-06-19 cond-mat.soft
Diffusion in Agitated Frictional Granular Matter Near the Jamming Transition
我们研究搅拌摩擦盘在两个维度的目的是发展一个标度理论随时间的推移，其扩散。作为面积分数$ϕ$和均方速度波动$\langle v^2\rangle$的函数，盘的均方位移$\langle d^2\rangle$跨越4-5个数量级。在较长的时间内，运动由亚扩散形式演变为复杂的扩散行为。$\langle d^n\rangle$的统计数据在任何时候都是多尺度的，因为位移的概率分布函数（pdf）具有非常宽的翅膀。即使在可以识别扩散常数的情况下，它也是$ϕ$和$\langle v^2\rangle$的复函数。通过识别相关的长度和时间尺度及其相互依赖性，可以将均方位移和位移pdf的数据重新缩放为所有$ϕ$和$\langle v^2\rangle$的折叠缩放函数。这些缩放函数提供了一种预测工具，允许从一组测量（在给定的$ϕ$和$\langle v^2\rangle$下）推断出在$ϕ$和$\langle v^2\rangle$的任何值下的预期结果。
2019-05-21 cond-mat.soft
Local Coulomb versus Global Failure Criterion for Granular Packings
接触在库仑阈值是不稳定的切向扰动，从而有助于在微观层面上的故障。在莫尔-库仑型破坏准则给出的有效图像之外，这种局部性质与全局破坏有何关系？在这里，我们使用一个模拟床的摩擦盘缓慢倾斜的重力作用下，调查雪崩过程和全球广义均衡性标准之间的联系。雪崩开始时，作为一个整体的包装仍然是稳定的，根据这个标准，强调了大的不均匀性的作用，在不稳定的过程：集群的颗粒与充分动员接触集中局部故障。我们证明，这些集群，在不一致的桩作为一个整体，也是全球边缘的广义均衡。更确切地说，我们观察到如何从局部力学性质的稳定性条件逐步建立了广义均衡性标准，因为它们的大小增长，并最终跨越整个系统时，接近雪崩。
2010-01-13 cond-mat.soft
Force networks and jamming in shear deformed sphere packings
抵抗剪切变形的自组织结构的形成已经在剪切堵塞和增厚的背景下进行了讨论[1-3]，其中摩擦力起着关键作用。然而，剪切导致了即使在无摩擦填料[4]中堵塞所必需的几何特征。我们分析的条件，在这样的组件解决力和扭矩的平衡条件，他们的接触几何堵塞。我们证明，并与摩擦模拟验证，均衡条件平均接触数Z = D + 1（空间维度D = 2，3）持有在干扰有限和无限摩擦，以上的随机松散堆积密度。我们证明了剪切干扰阈值满足最近提出的无摩擦系统干扰的边缘稳定性条件[5]。我们对D = 2进行了刚性渗流分析[6，7]，发现刚性渗流先于剪切堵塞，然而这与过约束区域的渗流相一致，导致识别出类似于共价玻璃中观察到的中间相[8]。
2017-05-29 cond-mat.soft
The influence of surface roughness on the rheology of immersed and dry frictional spheres
施加压力的流变仪是用来检查的影响，表面粗糙度的流变性的浸没和干燥的摩擦球在密集的制度。准静态有效摩擦系数的值是不显着的颗粒粗糙度的影响，而堵塞的临界体积分数随粗糙度的增加而降低。这些值被发现是类似的浸没和干燥的条件。通过最大体积分数重新标度体积分数导致主曲线上的流变数据崩溃。渐近行为检查接近干扰过渡。
2019-04-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Intruder Dynamics in a Frictional Granular Fluid: A Molecular Dynamics Study
本文研究了入侵者在三维流化颗粒介质中运动的动力学行为（$d=3$）。侵入体和颗粒具有平移和旋转自由度。能量耗散机制是所有粒子对之间的固体摩擦。我们通过随机扰动颗粒的线速度和角速度来保持颗粒系统的流化状态，即使在相当高的密度下。我们施加一个大小为$F$的恒定外力到入侵者，并获得其在质心系中的稳态速度$V_s$。$F$ - $V_s$关系在颗粒物质的工业处理中具有很大的意义，并且已经成为关于这个问题的大多数实验的主题。我们还得到的流动性，这是成比例的反粘度，作为体积分数$ϕ$的函数。这被示出在堵塞体积分数处发散。对于低于干扰分数的$ϕ$，我们发现小$F$的$V_s \sim F$和大$F$的$V_s \sim F^{1/2}$。入侵者在垂直于外力方向的平面内表现出扩散运动。
2020-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fresh Cement as a Frictional Non-Brownian Suspension
本研究通过稳态与小振幅振荡剪切实验，证明新拌水泥浆体表现为摩擦性非布朗悬浮液，并用双阻塞浓度模型为配方优化提供微观物理框架。
2024-01-17 cond-mat.soft
Long wavelength structural anomalies in jammed systems
使用大规模计算机模拟的结构特性的静态，堵塞包装的单分散球体在附近的干扰过渡。在小波数$k$，我们认为，在静态结构因子，$S(k) \sim k$的异常行为，是一个多余的低频，集体激发的振动光谱中看到的后果。该异常特征在最接近干扰转变时变得更加明显，使得在转变点处的$S(0) \to 0$。我们引入一个适当的色散关系，占这些现象，使我们将这些结构特征与这些系统的低频振动模式相关的特征长度尺度。当颗粒有摩擦时，这种异常行为被抑制，提供了更多的证据表明，摩擦球的堵塞过渡位于较低的包装分数，为无摩擦球。这些结果表明，堵塞和玻璃介质的力学性能，因此可以推断从静态和动态结构因素的测量。
2009-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology in dense assemblies of spherocylinders: frictional vs. frictionless
利用分子动力学模拟，我们研究了不同长径比的各向异性球形圆柱体颗粒的致密组装体的稳态剪切流动。比较无摩擦颗粒和有摩擦颗粒，讨论颗粒间摩擦力对系统流变性能的具体作用。在摩擦系统中，我们的证据剪切增厚制度，类似于球形颗粒。此外，摩擦抑制了球形圆柱体沿流动方向的对齐。最后，在摩擦系统中的堵塞密度是相当不敏感的纵横比的变化，完全相反，从无摩擦系统已知的。
2018-12-03 cond-mat.soft
Jamming in Perspective
当谷物等物体紧密堆积在一起时（例如粮仓），就会发生堵塞。这是高度合作，并可能导致像地震，交通堵塞等现象，在这封信中，我们指出的最重要的基本接触网络堵塞系统，网络必须有一个接触超过均衡和有限的体积模量。均衡意味着自由度的数量与约束的数量完全平衡。这就定义了一大类网络，它们可以在不需要将粒子压缩在一起的情况下构建（无论是在实验室还是在计算中）。一个这样的建设，我们在这里探讨，涉及到建立一个泊松盘采样的Delaunay三角剖分，然后删除边缘，以最大限度地提高体积模量，直到达到均衡加一点。这种结构适用于任何维度，这里我们给出了2D的结果，我们还展示了如何将这种网络转换为磁盘组。
2018-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear modulus and Dilatancy Softening in Granular Packings above Jamming
我们通过实验研究了单层双分散摩擦颗粒对非均匀剪切扰动的力学响应。我们膨胀的包装内的入侵者，并使用光弹性和跟踪技术来测量在晶粒尺度上的诱导剪切应变和应力。我们量化实验的应变幅低至0.001和一系列的包装分数在2%的变化范围内的堵塞过渡的本构关系。在转变过程中，强非线性效应开始出现：剪切模量和非线性剪切模量在小应变下发生软化，直到达到临界应变，此时恢复有效线性。通过标度分析，提取了临界应变和相关临界应力对堵塞距离的依赖关系。我们检查的本构关系，当应用到力学平衡方程，导致观察到的应力和应变分布。这些剖面在靠近充气管的有效线性区和远离充气管的真正非线性区之间表现出空间交叉，交叉长度在干扰过渡处发散。
2014-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous Shear Thickening of Frictional Hard-Sphere Suspensions
不连续剪切增稠（DST）观察到在许多稠密的非热悬浮液已被证明是难以理解的，并通过数值模拟再现。通过引入一个数值方案，包括相关的流体动力学相互作用和granularlike接触，我们表明，接触摩擦是至关重要的DST。在临界体积分数以上，我们观察到两种状态的存在：低粘度，无接触（因此，无摩擦）状态，和高粘度摩擦剪切卡住状态。这两种状态被临界剪切应力分开，临界剪切应力与DST发生的临界剪切速率相关。剪切堵塞状态使人联想到颗粒物质的堵塞阶段。连续剪切增稠被视为堵塞转变的较低体积分数痕迹。
2013-10-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thickening, frictionless and frictional rheologies in non-Brownian suspensions
悬浮在牛顿流体中的颗粒提高了粘度，并且通常还引起剪切速率依赖性流变学。特别是，在大固体体积分数下可能会观察到明显的剪切稠化。在最近的一篇文章（R。濑户河J.F.马里Morris和M. M.丹尼，物理学评论快报，111：218301，2013），我们已经考虑了再现实验观察到的剪切增稠行为（包括不连续剪切增稠（DST））的最小组分组。我们已经发现摩擦接触力是必不可少的，并且能够通过包括这种物理成分以及粘性润滑的模拟来再现实验行为。在这篇文章中，我们深入研究了摩擦的影响，并表示在框架中的干扰过渡。堵塞转变时的粘度发散是悬浮液流变学中的一个众所周知的现象，反映在粘度的许多经验定律中。摩擦可以影响这种发散，并且特别地，如果颗粒是摩擦的，则堵塞填充分数减少。在这里提出的物理描述中，剪切增稠是这种效应的直接结果：随着剪切速率的增加，摩擦随着更多接触的形成而越来越多地被并入，导致从大部分无摩擦流变学转变为大部分摩擦流变学。这一结果是重要的，因为它转移的重点从润滑流体力学和详细的微观相互作用的几何形状和空间约束接近堵塞过渡。
2014-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Discontinuous shear-thickening in Brownian suspensions
稠密悬浮液中的不连续剪切增稠自然地出现在接近堵塞的非布朗体系中，由剪切流引起的摩擦力的激活。然而，这种物理图像是不完整的，因为大多数实验研究的是受到热波动影响的软胶体颗粒。为了解释胶体悬浮液中的不连续剪切增稠，我们使用计算机模拟来提供非热干扰，摩擦力，热运动，颗粒柔软度和剪切流之间的竞争的完整描述。我们有意忽略流体力学、静电学、润滑和惯性，但仍然可以获得与实验结果定量一致的结果。特别是，剪切增稠对应于无摩擦和摩擦堵塞制度之间的交叉，这是由热波动和颗粒柔软度控制，并发生在一个柔软度依赖Péclet数。我们还探讨了恒压实验的结果，并严格讨论了“S形”流动曲线的出现报告。我们的工作提供了最小的成分，定量解释了大量的实验工作不连续剪切增稠的胶体悬浮液。
2018-07-26 cond-mat.soft
The Geometry behind the Glass Transition and Frictional Jamming in Systems of Two-Dimensional Hard Disks
Utrecht University（乌得勒支大学）
研究通过几何学揭示了二维刚性圆盘系统中玻璃转变与摩擦性阻塞的内在机制，指出动态转变由全等五边形铺砌引发，其影响延伸至三维结构。
2026-01-01 cond-mat.soft
Shear-induced rigidity of frictional particles: Analysis of emergent order in stress space
固体与流体的区别在于它们抗剪切的能力。在传统固体中，剪切阻力与非均匀密度模式所表现出的破坏平移对称性的出现相关联，这是由于能量成本最小化或熵最大化或两者兼而有之。在这项工作中，我们专注于一类系统，这种范式受到挑战。我们表明，在干燥的粒状材料的剪切驱动的堵塞是一个集体的过程中控制的机械平衡的约束。我们认为，这些限制导致一个破的平移对称性的对偶空间，编码的接触力的统计和接触网络的拓扑结构。这种对称性破缺的出现标志着剪切-阻塞转变。我们扩展我们以前的工作，通过比较和对比的真实空间的措施，流变学与那些从对偶空间。我们调查的结构和行为的对偶空间的系统通过刚性过渡在两个不同的剪切协议的演变。我们分析的剪切干扰的情况下，协议和包装分数的鲁棒性，并证明它是可能的，以定义一个协议无关的序参量在这个对偶空间，这标志着发病的刚性。
2017-05-12 cond-mat.soft
Vibrational properties of two-dimensional dimer packings near the jamming transition
由各种形状的颗粒组成的堵塞颗粒系统在压缩或减压时经历堵塞转变。到目前为止，球填料已被广泛研究，在许多以前的工作，在过渡和标度律与压力的各种数量，包括接触数和振动态密度的等静压，已经建立。此外，非球形填料也受到了广泛的关注，特别是最近的工作在理解椭球填料方面取得了进展。在目前的工作中，我们研究的二聚体包装在两个维度，这已经远远低于了解系统的球体和椭球体。我们首先研究了二聚体在干扰跃迁附近的接触数。事实证明，二聚物的包装有“旋转的响尾蛇”，其中每一个仍然有一个自由的旋转运动。修正了这种效应后，我们发现二聚体在干扰处变得均衡，并且过量接触数服从与球体相同的临界律和有限尺寸标度律。接下来我们研究二聚体在跃迁附近的振动性质。我们发现，二聚体的振动态密度表现出两个特征平台，由一个峰分开。高频平台由平移自由度主导，而低频平台由旋转自由度主导。我们建立了跃迁附近的平台和峰值的特征频率的临界标度律。此外，我们提出了在平移和旋转平台的振动模式的真实空间位移场的详细特征。
2019-05-08 cond-mat.soft
Universal scaling of shear thickening transitions
该研究将剪切增稠解释为刚性转变的前兆，提出基于无摩擦堵塞点到摩擦剪切堵塞的普适交叉标度函数的黏度理论，并通过实验证实不同悬浮液系统的黏度可坍缩为单一普适曲线。
2023-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Comparison of Shear and Compression Jammed Packings of Frictional Disks
我们比较的结构和机械性能的机械稳定（MS）填料的摩擦盘在两个空间维度（2D）产生的各向同性压缩和简单的剪切协议从离散元建模（DEM）模拟。我们发现，平均接触数和包装分数在堵塞发作是相似的（相对偏差$< 0.5\%$）MS填料通过压缩和剪切产生的。与此相反，平均应力各向异性$\langle {\hat Σ}_{xy} \rangle = 0$的MS填料产生通过各向同性压缩，而$\langle {\hat Σ}_{xy} \rangle >0$的MS填料产生通过简单的剪切。为了研究MS填料的应力状态的差异，我们开发了填料生成协议，首先解开MS填料，去除摩擦接触，然后重新堵塞它们。使用这些协议，我们能够获得几乎相同的颗粒的位置和应力各向异性分布相比，原来的堵塞填料重新堵塞填料。然而，我们发现，当我们直接比较的原始堵塞和重新堵塞的填料，有有限的应力各向异性偏差$Δ{\hat Σ}_{xy}$。的偏差是小于通过枚举的零空间内的接触网络通过DEM模拟产生的力的解决方案所获得的应力各向异性波动。这些结果强调，即使压缩和剪切堵塞协议生成具有相同接触网络的填料，在每个接触处的法向力和切向力可能存在残余差异，因此应力各向异性存在差异。
2019-06-02 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
The Jamming point street-lamp in the world of granular media
在零温度下，软球的干扰，J点，已经被广泛研究的数值和理论，现在可以被认为是一个安全的位置，在模型的空间，路灯已经点亮。然而，Ikeda等人2013年的一项最新研究表明，在温度/填充分数参数空间中，胶体实验实际上与这种灯所照亮的标度范围相当遥远。是不是J点对真实系统几乎没有什么可说的？那么颗粒媒体呢？这种非热摩擦系统先验地甚至进一步远离热软球的理想化情况。在过去的十年中，我们系统地研究了在干扰转变附近的水平振动颗粒。我们根据最近的实验结果讨论了上述问题。首先，我们证明了接触网络表现出显着的动力学，具有很强的异质性，这是最大的包装分数φ星，不同的和小于包装分数φ匕首，每个颗粒的平均接触数开始增加。两个交叉点在零机械激励极限中的J点处会聚。其次，对从振动周期的一小部分到数千个周期的时间尺度上的动力学进行仔细分析，使我们能够将这种振动的颗粒系统的行为映射到热软球上，并证明J点路灯的一些光线确实到达了颗粒宇宙。
2013-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite size effects in the microscopic critical properties of jammed configurations: A comprehensive study of the effects of different types of disorder
干扰临界定义了一个普遍性的类，包括不同的玻璃，胶体，泡沫，非晶态固体，约束满足问题，神经网络等系统，这个类的一个特别有趣的功能是，小粒子间的力（$f$）和间隙（$h$）分布根据非平凡的幂律。最近发展的平均场（MF）理论预测的特征指数，这些分布在非常高的空间维度，$d\rightarrow\infty$的限制，显着，他们的值似乎同意在物理相关的尺寸，$d=2$和$3$的数值估计。这些指数进一步连接通过一对来自稳定性条件的不等式，理论预测和以前的数值研究表明，这些不等式饱和。因此，在干扰点的系统只是勉强稳定。尽管这些指数发挥了关键的物理作用，他们的系统评价尚未尝试。在这里，我们仔细地测试它们的值，通过分析有限尺寸标度的分布的$f$和$h$的各种基于粒子的干扰模型。同时考虑了干扰点的尺寸和接近方向。我们发现，在所有的模型中，有限尺寸效应在$h$的分布中比在$f$中更明显。因此，我们得出结论，差距是相关的，在相当长的尺度比力。此外，显着的协议与MF的预测是在所有，但一个模型，即近结晶填料。因此，我们的研究结果有助于更好地划定域的干扰普遍性类。此外，我们发现了一个二级线性政权的分布尾部的$f$和$h$。这个令人惊讶的强大功能被理解为遵循我们的配置（近）均衡。
2021-07-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-local effects reflect the jamming criticality in granular flows of frictionless particles
干扰过渡伴随着丰富的现象学，如滞后或非局部效应，这仍然没有得到很好的理解。在这里，我们实验研究了一个模型的无摩擦颗粒层沿斜面流下，作为一种方式来解开一般的集体效应所产生的摩擦相互作用。我们发现，薄的无摩擦颗粒层没有滞后，但层的稳定性增加，因为它变得更薄。不同层厚的流变规律可以被压缩成一个独特的主曲线，支持非局部效应是通常的有限尺寸效应与临界点的存在相关的后果。这种崩溃表明，所谓的均衡长度$l^*$控制边界对流动的影响，并排除了过去提出的其他命题。
2021-01-29 cond-mat.soft
Timescale divergence at the shear jamming transition
我们发现，在模拟的准静态剪切摩擦盘，剪切堵塞过渡的特点是突然跳跃的数量轴承颗粒之间的接触。该机械配位数在临界剪切值$γ_c$处从$Z = 0$不连续地增加到$Z \gtrsim d +1$，这与几何接触数的平滑增加相反。这伴随着一个发散的时标$τ^*$，它表征了系统在受到扰动时达到力平衡所需的时间。当全局剪切$γ$从下方接近临界值$γ_c$时，观察到松弛到所有颗粒间接触具有均匀零力的状态所花费的时间的发散。在$γ_{c}$之上，系统进入一种以粒子之间的有限力为特征的状态，时间尺度也随着$γ\to γ_{c}^{+}$而增加。通过使用两种不同的协议，以产生力平衡的配置，我们表明，这种时间尺度的分歧是一个强大的功能，伴随着剪切干扰过渡。
2020-04-05 cond-mat.soft
Interparticle hydrogen bonding can elicit shear jamming in dense suspensions
液体中硬颗粒的稠密悬浮液可能表现出惊人的反直觉行为，例如不连续剪切增稠（DST）[1-8]和可逆剪切堵塞（SJ）进入有限屈服应力状态[9-13]。最近的研究发现，从流体动力学相互作用到摩擦颗粒接触的应力激活交叉是这些行为的关键[2-4，6-8，10，14]。然而，许多悬架仅显示DST而不显示SJ。在这里，我们表明，颗粒表面化学可以发挥核心作用，创造条件，允许SJ。我们发现该系统的能力，形成粒子间氢键时，剪切成接触eligible SJ。我们证明了这与电荷稳定的聚合物微球和非球形玉米淀粉颗粒，控制与溶剂形成氢键。SJ的倾向通过拉伸试验[13]进行量化，并通过原子力显微镜与增强的摩擦力相关联。我们的研究结果扩展了对SJ机制的基本理解，并为设计强非牛顿流体开辟了新的途径。
2017-07-28 cond-mat.soft
Single-particle level access to hydrodynamic and frictional coupling between spheres in dense colloidal suspensions
胶体球在稠密悬浮液中的旋转布朗运动反映了局部流体动力学和摩擦力，这两者对于非线性流变学现象如剪切增稠和堵塞以及拥挤环境中的运输（包括细胞内迁移和血液流动）都是关键的。为了从实验上充分阐明旋转动力学的作用，同时测量所有球体的平移和旋转运动是至关重要的。在这里，我们开发了成分均匀的胶体球，其具有偏心的、完全嵌入的核心，该核心具有与颗粒体不同的荧光团，允许在单颗粒水平上访问所有颗粒的旋转运动。我们揭示了带电胶体晶体中的粒子间流体动力学旋转耦合。我们还发现，较高的局部结晶度在致密的晶体增强旋转扩散，和几乎逮捕的颗粒表现出粘滑旋转运动由于摩擦耦合。我们的方法揭示了大量未开发的局部旋转动力学的致密胶体材料中的球形颗粒。
2020-07-09 cond-mat.soft
Frictional Contact Network in Dense Suspension Flow
本研究探讨了致密悬浮液剪切增稠过程中摩擦接触网络（FCN）的特征，对比了仅滑动约束与滑动加滚动约束的颗粒网络，发现滚动约束消除了力链对正交支撑的需求并降低阻塞体积分数，为真实悬浮液流动行为提出了新的机械稳定性图景。
2025-05-28 cond-mat.soft
Discontinuous shear thickening without inertia in dense non-Brownian suspensions
一个共识是，在稠密悬浮液中的不连续剪切增稠（DST）标志着从流动状态的过渡，其中颗粒保持良好的分离的润滑层，一个占主导地位的摩擦接触。我们在这里表明，合理的假设接触增殖预测两种不同类型的DST在惯性的情况下。第一种情况发生在密度高于摩擦颗粒的堵塞点时;在这里，增厚状态完全堵塞，并且（除非颗粒变形）不能在没有不均匀性或破裂的情况下流动。第二种状态显示应变率滞后，并在较低密度下出现，其中增厚相平滑流动。DST预计会出现时，有限范围的排斥推迟接触形成，直到超过一个特征应力水平。
2013-11-16 cond-mat.soft
Stress-dependent normal mode frequencies from the effective mass of granular matter
一个零温度临界点已被调用，以控制颗粒物质的异常行为，因为它接近堵塞或机械逮捕。临界性表现在低频正常模式的异常频谱和干扰过渡附近的标度行为。临界点可以解释玻璃和粒状材料等不同系统的特殊力学性质。在这里，我们研究的关键情况下，通过实验测量的正常模式下的颗粒物质的有效质量的极点分解分析的压力下的频率。我们提取了一个复值特征频率，显示缩放$|ω^*(σ)|\simσ^{Ω'}$与消失的应力$σ$的各种颗粒系统。临界指数小于平均场论的预测值，这对解释摩擦耗散颗粒物质的临界指数提出了新的挑战。我们的研究结果揭示了颗粒材料在阻塞转变附近的应力相关声学和衰减的异常行为。
2014-10-20 cond-mat.soft
Super-diffusion around the rigidity transition: Levy and the Lilliputians
通过分析位移统计的组装水平振动的bidisperse摩擦颗粒在附近的干扰过渡实验研究之前，我们建立了他们的superdiffusive运动是一个真正的Levy飞行，但与“跳跃”的尺寸非常小相比，颗粒的直径。振动引起了广泛的分布的跳跃，是随机的时间，但在空间上相关的，并可以被解释为在所有尺度的微裂纹事件。随着体积分数偏离临界堵塞密度，该分布在越来越小的跳跃尺寸处被截断，从而在长时间内诱导朝向标准扩散运动的交叉。这种解释与时间上持续的，空间上相关的电流的想法形成对比，并提出了新的问题，在振动模式方面的动力学分析。
2010-01-11 cond-mat.soft
A soft departure from jamming: the compaction of deformable granular matter under high pressures
本研究使用键合颗粒模型模拟高压下三维颗粒物质的压实过程，揭示了随压力增加时堆积分数、配位数偏离阻塞幂律标度及泊松比的非单调变化规律。
2023-10-18 cond-mat.soft
Numerical Study of the Stress Response of Two-Dimensional Dense Granular Packings
为了区分颗粒材料中应力传递的不同理论，我们研究了颗粒二维密集随机堆积的格林函数。我们的计算机模拟允许一个详细的定量调查的动态，这是很难获得实验。我们发现，双曲线和抛物线模型的应力传输未能预测正确的应力分布在研究区域的参数空间。我们表明，压缩和剪切分量的应力比较很好的预测的各向同性弹性的压力和孔隙度范围很广，摩擦和无摩擦填料。然而，本研究中使用的状态不包括摩擦颗粒的临界均衡点，因此我们的结果并不排除这样一个事实，即弹性修正可能出现在堵塞的临界点，或其他样品制备方案，如正文中所讨论的。我们表明，该协议持有在大部分的包装，以及在边界，我们验证的线性依赖的应力分布宽度与深度。
2006-08-03 cond-mat.soft
Recent Modeling Advances in Dense Suspension Rheology
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究稠密悬浮流变学的多尺度建模方法，结合干颗粒材料力学与流体动力学，揭示微观约束对宏观流变的影响。
2026-06-05 cond-mat.soft
Friction-controlled reentrant aging and fluidization in granular materials
本研究通过离散元模拟揭示摩擦在颗粒材料循环剪切压实中的双重作用，发现重入的非单调流化行为，并阐明其控制老化与流化的微观机制。
2025-10-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
