A frictional Cosserat model for the slow shearing of granular materials
本文用刚塑性Cosserat模型分析了平面和圆柱形的Couette流动。在该模型中，一个经典的连续介质的水动力场补充的力偶应力和本征角速度场。角动量的平衡，这是满足隐含在一个经典的连续，必须加强在一个Cosserat连续。结果，应力张量可能是不对称的，并且物质点的角速度可能不同于局部涡量的一半。将颗粒介质作为Cosserat连续体处理的一个重要结果是，它在模型中加入了材料长度尺度，这在基于经典连续体的摩擦模型中是不存在的。此外，Cosserat模型允许确定的速度场唯一的粘度流动，在经典的摩擦模型。对致密、缓慢变形的颗粒材料的粘滞流动的实验表明，剪切仅限于一个狭窄的区域，通常只有几个颗粒直径厚，而其余的材料基本上没有变形。本模型捕捉到了这一特征，圆柱Couette流的速度分布预测与报道的数据吻合良好。当库埃特细胞的壁比颗粒状材料更光滑时，该模型预测剪切层厚度与库埃特间隙$H$无关，当后者比颗粒直径$d_p$大时。当壁面粗糙度与颗粒材料相同时，模型预测对于重力作用下的平面剪切和圆柱形库埃特流，剪切层厚度在极限$(H/d_p) \gg 1$内按$(H/d_p)^{1/3}$变化。
2001-07-27 cond-mat.soft
Shearing behavior of polydisperse media
研究了尺寸比为10的多分散和双分散介质的剪切问题。采用接触动力学方法对二维剪切单元进行了模拟。对于多分散介质，采用截尾幂律，我们发现它们比双分散混合物具有更强的粘性和更大的抗剪切能力。出于减少剪切颗粒介质所需的能量的实际问题，我们引入“点状粒子”代表带电粒子的分布。即使改变运动学行为非常小，它们也减少了维持固定剪切速度所需的力。
2004-07-29 cond-mat.soft
Complex segregation patterns in confined nonuniform granular shearing flows
Free University of Bozen-Bolzano（博尔扎诺自由大学）；Cornell University（康奈尔大学）
研究揭示了受限非均匀颗粒剪切流中尺寸分离的复杂机制，发现反向和水平分离现象，表明流体动力学和几何效应共同影响分离过程。
2026-01-28 cond-mat.other cond-mat.soft
Snell's Law for Shear Zone Refraction in Granular Materials
我们目前的实验慢剪切流在分裂底部线性剪切细胞，充满分层颗粒材料。通过两种不同的材料之间的剪切由一个平坦的材料边界被示出，以产生窄的剪切区，这在材料的边界处，根据光学中的斯涅耳定律的交替作用。剪切带是剪切时耗散率最小的区域，即最小耗散原理的体现。我们已经准备好了形成颗粒状透镜的材料。剪切通过透镜示出给一个非常宽的剪切区，这对应于满足斯涅耳定律的连续范围内的路径通过细胞。
2009-04-27 cond-mat.other cond-mat.soft
Internal motion of soft granular particles under circular shearing: Rate-dependent quaking and its spatial structure
本文利用圆形剪切盒与三维荧光断层扫描研究PDMS软颗粒，揭示震动随剪切速率变化的成簇空间结构，并验证无量纲剪切速率可统一不同几何中的转变。
2025-02-17 cond-mat.soft
Dilatancy transition in a granular model
我们引入了一个颗粒物质的模型，并使用应力系综来分析剪切。蒙特卡罗模拟表明，该模型表现出二阶相变，与发病的非线性。
2010-05-11 cond-mat.soft
On the stability of the $μ(I)$-rheology for granular flow
本文讨论了Barker等人（2015，this journal，${\bf 779}$，794-818）最近报道的致密快速剪切颗粒流的所谓$μ(I)$模型的Hadamard不稳定性。本文对平面简单剪切流和纯剪切流的线性稳定性作了较全面的研究，并考虑了基流对Kelvin波矢的拉伸。我们提供了一个封闭的形式的线性稳定性问题的解决方案，并表明，波矢拉伸导致渐近稳定的非对流不稳定性发现巴克等人。我们还探讨了更高的速度梯度的稳定效果的增强连续模型的基础上的耗散模拟平衡热力学的范德华-卡恩-希利亚德方程。该模型涉及一个耗散的超应力，作为一个特殊的Korteweg应力的模拟，与表面粘度表示对应的弹性表面张力。基于增强连续介质模型，我们还提出了一个稳定剪切带模型及其在平行剪切作用下的非线性稳定性。最后，我们提出了Barker等人的非对流不稳定性与准静态场方程中广义椭圆性损失之间的理论联系。除了理论兴趣之外，本工作还可能为涉及$μ(I)$流变学及其变体的连续场方程的数值模拟提出策略。
2017-10-23 cond-mat.soft
Granular clustering in a hydrodynamic simulation
我们用数值模拟研究了颗粒气体的流体动力学。我们证明了线性稳定性分析预测的剪切和聚类不稳定性的外观，并表明它们的外观是直接相关的碰撞在材料中的非弹性。我们讨论这些不稳定性出现的速度和集群的增长和合并的方式。
2003-02-27 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
`Sinking' in a bed of grains activated by shearing
我们展示了如何弱力，$f$，使入侵者运动通过致密的颗粒状材料受到外部机械激励，在这种情况下逐步剪切。在二维光弹性圆盘系统中，力作用在特氟龙圆盘上。这个力比在没有任何外部激励的情况下移动圆盘所需的最小力小得多。在一个循环中，材料+入侵者被准静态地从$γ= 0$剪切到$γ_{max}$，然后返回到$γ= 0$。在不同的周期阶段，脆弱和堵塞的状态形成。净侵入体运动$δ$发生在切变逆转产生的脆弱期。每个循环的$δ$，例如准静态速率$c$，是恒定的，线性地依赖于$γ_{max}$和$f$。它以$c \propto (ϕ_c - ϕ)^a$的形式消失，以$a \simeq 3$和$ϕ_c \simeq ϕ_J$的形式消失，反映了颗粒系统在剪切作用下的硬化为$ϕ\rightarrow ϕ_J$。入侵者运动诱发大尺度的颗粒环流。在入侵帧中，这种运动是一个颗粒模拟流体流动通过一个圆柱体，其中$f$是由流动施加的阻力。
2017-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transients in sheared granular matter
致密颗粒材料在剪切过程中形成剪切带和各向异性力网络。稳态行为的方法取决于填料的历史和现有的力和接触网络。我们目前的实验致密颗粒物质的剪切在一个二维Couette几何形状，我们探测的历史和演变的剪切带通过测量粒子的轨迹和应力在瞬态。我们发现，当剪切停止，并重新启动在同一方向上，立即达到稳态行为，与典型的假设，该系统是准静态的协议。虽然当剪切停止时观察到力网络的一些松弛，但由于接触网络基本上保持不变，因此保持准静态行为。当剪切方向相反时，会发生一个瞬态，其中应力最初减小，力网络的变化进一步深入到本体中，并且远离车轮的颗粒变得更加移动。发生这种情况是因为力网络对于横向于先前剪切下建立的力网络的变化是脆弱的;颗粒在再次堵塞之前必须重新排列，从而提供对反向剪切的阻力。在位移剪切表面$\approx 3d$之后，重新建立强力网络，其中$d$是平均晶粒直径。在$\leq 30d$剪切后达到稳态速度分布。紧挨剪切带外部的颗粒在再次堵塞之前平均移动小于1个直径。我们还研究粒子旋转在此瞬态过程中，发现平均粒子自旋在瞬态过程中，这是有关的事实，即晶粒不联锁强烈。
2004-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Are granular materials simple? An experimental study of strain gradient effects and localization
实验测试了剪应力对前两个剪应变梯度的依赖性。测试进行了直接数值模拟，使用离散元法（DEM）上的一个大的二维（2D）组装的圆盘。通过向材料区域施加体积力，将组件强制成不均匀变形的形状。试验结果表明，剪应力受第一、第二剪应变梯度的影响，应变及其梯度的实测响应均为增量非线性。膨胀率不受应变梯度的影响。粒子旋转，虽然非常不稳定，平均而言，与平均场旋转一致，不受应变梯度的影响。在独立的无约束测试中，材料在没有体力的情况下被剪切，因此可以自由地发生定位。三个本地化模式进行了观察：在非常小的应变微带;非持久性剪切带在中等应变;和持久性带在大应变。观察到的微带和剪切带的特征与实测的剪切应变及其前两阶导数的影响是一致的。
2019-01-01 cond-mat.other cond-mat.soft
From the stress response function (back) to the sandpile `dip'
我们有关的压力“倾角”观察到的连续雪崩制备的沙堆底部的剪切颗粒层上获得的应力分布在本地化的垂直过载。我们发现，在一个简单的各向异性弹性分析，偏度和倾斜的剪切引起的响应剖面提供了一个定性的协议与沙堆倾角效应。我们的结论是，由雪崩产生的纹理各向异性在本质上是类似于由一个简单的剪切引起的-虽然倾斜的角度的休息的桩。这项工作也表明，这种响应函数技术可以很好地适用于探测静态颗粒堆积的纹理。
2005-03-15 cond-mat.soft
Dense granular flow at the critical state: maximum entropy and topological disorder
经过广泛的准静态剪切，致密的干颗粒流达到孔隙度和偏应力的稳态条件，即使颗粒不断重新排列。本文考虑二维流动，导出了使拓扑熵最大的两种粒子排列拓扑测度-配位数和空价的概率分布。通过只考虑拓扑色散，该方法密切预测的空隙价态的分布，在离散元（DEM）模拟测量。配位数的分布也来自考虑填料的几何和动力学一致的颗粒尺寸和摩擦系数。交叉熵的原则，结果在一个分布的协调数，密切配合DEM模拟。
2018-12-21 cond-mat.soft
The crack pattern of indented cohesive granular media
本文通过准静态圆柱压入实验结合三维X射线显微断层扫描，研究湿颗粒堆的径向裂纹形态，并揭示剪切剪胀与裂纹萌生的关联。
2025-05-16 cond-mat.soft
Turbulent-like fluctuations in quasistatic flow of granular media
我们分析了均匀准静态剪切作用下模拟颗粒系统中的颗粒速度涨落。我们发现，尽管这些波动的物理起源不同，但它们都具有以下流体湍流的标度特性：1）在小时间尺度上具有非高斯加宽的尺度相关概率分布; 2）幂律谱，反映了波动的长程相关性和自仿射性质; 3）相对于平均背景流的超扩散。
2002-05-29 cond-mat.mtrl-sci 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
Anti-plane segregation and diffusion in dense, bidisperse granular shear flow
本文通过DEM模拟研究致密双分散颗粒剪切流中垂直于剪切面的抗平面分离与扩散，校准本构方程并验证其预测，提出三维推广策略。
2024-05-26 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
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
Scaling theory of shear-induced inhomogeneous dilation in granular matter
以有限的剪切速率剪切一个压缩颗粒系统的结果在一个区域的颗粒流动的紧凑，静态组件。必然该区域被扩张到取决于剪切速率、加载压力、重力、各种材料参数和制备方案的程度。尽管对颗粒流进行了大量的研究，但仍然缺乏膨胀量的预测理论。在这里，我们提供了一个标度理论，专注于这样的预测作为剪切速率和耗散参数的颗粒组装的函数。由此产生的标度律是普遍的改变粒子间力的法律。
2019-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stabilization of nonlinear velocity profiles in athermal systems undergoing planar shear flow
我们进行分子动力学模拟的模型颗粒系统进行边界驱动的平面剪切流在两个空间维度的目标是开发一个更完整的理解致密的颗粒系统如何响应应用剪切。特别是，我们感兴趣的是确定这些系统将拥有线性速度分布，当他们将开发高度本地化的速度分布响应剪切。在以前的工作中，类似的系统，我们表明，非线性的速度剖面形式时，剪切边界的速度超过剪切波的速度在材料中。然而，我们发现这些系统中的非线性速度分布在很长一段时间内是不稳定的。非线性的程度随着时间的推移而缓慢降低;当颗粒温度和密度分布在整个系统中长时间均匀时，速度分布变为线性。我们测量的时间$t_l$所需的速度剖面成为线性的，并发现，$t_l$增加作为一个幂律与剪切边界的速度，并迅速增加包装分数接近随机紧密包装。我们还进行了模拟，在整个系统中的颗粒温度的差异保持垂直振动的边界之一，在剪切流。我们发现，非线性速度分布的形式，并在很长一段时间内是稳定的，如果在整个系统的颗粒温度的差异超过阈值，这是可比的玻璃化转变温度在平衡系统中在相同的平均密度。最后，剪切和振动的系统形成稳定的剪切带，或高度局部化的速度分布，当施加的剪切应力降低到低于系统的静态部分的屈服应力。
2005-06-20 cond-mat.soft
Crackling to periodic dynamics in sheared granular media
在模型实验中研究了剪切颗粒介质的局部和整体动力学与几个宏观参数的函数关系。我们观察到，通过改变剪切速率或加载刚度，系统裂纹，间歇性的滑动雪崩，或表现出周期性运动。通过分析整体力，诱导剪切，我们捕捉到从裂纹的周期性制度和相关的标度律的过渡。我们推导出一个新的动态相图作为剪切速率和系统的刚度的函数。利用光弹仪，我们还捕捉到了晶粒尺度的应力演化，并研究了在不同制度下的微观行为。
2018-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
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
Localization of Shear in Saturated Granular Media: Insights from a Multi-Scaled Granular-Fluid Model
充液颗粒介质的耦合力学控制着许多自然系统的行为，如饱和土壤、断层泥和滑坡。颗粒运动和流体压力相互影响：当流体压力升高时，充满流体的颗粒系统的剪切阻力降低，因此可能引发灾难性事件，如土壤液化、地震和加速滑坡。或者，当孔隙压力下降时，这些系统的抗剪性增加。尽管颗粒-流体系统的耦合力学非常重要，但控制这种耦合的基本物理还远未被理解。我们开发了一个新的多尺度模型的基础上的离散元方法，再加上连续模型的流体压力，探索这个动力系统。该模型最近被证明捕获的孔隙度变化之间的基本反馈所产生的重排的颗粒，和局部压力变化，由于改变孔隙配置。在这里，我们报告新的结果，从连续剪切层的圆形二维晶粒的数值实验，两个平行的粗糙边界之间被困。实验使用一个固定的围压的边界上的墙壁，和一个恒定的速度施加到一个边界，如果这个系统是一个滑动的地质断层的内部充满了“断层泥”。此外，我们还控制了地层渗透率和排水边界条件。本文提出的模拟结果表明，剪切的本地化（剪切层内的一个狭窄的剪切带）是强烈的流体的存在下。而在干燥的颗粒层中，局部化的发生没有优选的位置，排水系统往往在其边界上局部化剪切。我们提出了一个缩放参数来描述剪切带中的压力偏差，并使用它来预测作为故障和断层泥属性的函数的剪切局部化的允许位置。
2013-10-18 cond-mat.soft physics.geo-ph
Evolution of shear zones in granular materials
本文通过实验和数值模拟研究了底部剪切单元中准静态干颗粒流宽剪切区（或剪切带）的演化。我们比较了由珠子、不规则颗粒（例如沙子）和细长颗粒组成的材料的行为。剪切一个最初随机的样品，区域宽度被发现显着减少，在第一阶段的过程。与这种减少相关的特征剪切应变约为1，并且随着形状各向异性而系统地增加，即当颗粒形状从球形变为不规则（例如砂）并变得细长（钉）时。区域宽度的强烈减小趋势之后是略微增加，这对于棒状颗粒比对于具有较小形状各向异性的颗粒（珠粒或不规则颗粒）更明显。区域宽度的演变与剪切引起的密度变化有关，对于非球形颗粒，它还涉及晶粒重取向效应。不规则颗粒的最终区域宽度明显小于球形珠。
2014-08-07 cond-mat.soft
Experimental and computational studies of jamming
干扰是表现出慢松弛动力学的不平衡系统的共同特征。在这里，我们回顾了我们的努力，在理解堵塞颗粒材料使用实验和计算机模拟。我们首先获得一个缓慢剪切颗粒材料非常接近堵塞的有效温度的估计。有效温度的测量是在实验室中实现的缓慢剪切一个紧密堆积的合奏的球珠所限制的外部压力在库埃特几何。所有的探针颗粒，独立于它们的特征，在相同的温度下平衡，由系统的堆积密度给出。这表明，有效温度是一个状态变量的几乎堵塞的系统。然后，我们调查数值是否可以从一个平坦的平均超过拥挤的配置，在一个给定的能量在颗粒包装，假设的热力学方法来晶粒的有效温度。
2005-03-03 cond-mat.soft
Comparing Simulation and Experiment of a 2D Granular Couette Shear Device
我们目前的实验，随着分子动力学（MD）模拟的二维（2D）颗粒状材料在库埃特细胞进行缓慢剪切。颗粒是限制在内部旋转轮和固定外环之间的圆盘。模拟结果与实验研究进行了比较，发现定量的一致性。跟踪单个粒子的位置和取向，使我们能够获得系统的密度分布，速度和粒子旋转速率。本文的关键问题是显示在何种程度上{ \em定量}协议之间的实验和MD模拟是可能的。除了在模型细节和实验中的许多差异外，定性特征被很好地再现。我们讨论了定量协议/分歧，给出可能的原因，并概述进一步的研究前景。
2002-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic granular segregation induced by boundary heating and shear
研究了杂质在驱动的低密度颗粒气体中的热梯度引起的分凝。该系统被封闭在两个平行的壁之间，我们从这两个壁向气体输入热能。我们在这里研究稳态时发生的非弹性冷却是完全平衡的一些外部能量输入（随机力或粘性加热），从而产生均匀的热通量。一个分离的标准的基础上的Navier-Stokes颗粒流体动力学的示踪剂扩散输运系数，其依赖于系统的参数（质量，尺寸和恢复系数）是明确地确定从非弹性玻尔兹曼方程的解决方案。通过Monte Carlo和分子动力学模拟验证了理论预测，表明即使在强剪切和/或非弹性下，Navier-Stokes流体动力学也能产生精确的分离准则。
2014-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stresses in Smooth Flows of Dense Granular Media
应力张量的形式进行了研究，在光滑，密集的颗粒流中产生的分裂底部剪切几何形状。我们发现，在波动流化空间区域内，应力张量的形式直接由流场决定：应力和应变率张量是共线的。有效摩擦力定义为作用在剪切平面上的剪应力和法向应力之比，它不是常数，而是在整个流动区变化。这种变化不能用惯性效应来解释，但似乎是由流场的局部几何形状决定的。这与最近的预测是一致的，但与大多数模型的缓慢颗粒流，并指出有一个微妙的机制，选择的流动剖面。
2007-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluid-solid transition in unsteady, homogeneous, granular shear flows
本研究通过离散元模拟非稳态均匀颗粒剪切流，发现压力波动振幅的剪切率依赖性由临界配位数决定，揭示了类流体与类固体的转变，并指出本构模型需纳入配位数、体积分数、颗粒刚度和搅动强度。
2017-07-11 cond-mat.soft
Non-Newtonian hydrodynamics for a dilute granular suspension under uniform shear flow
本文研究了低密度气固悬浮液中的零热流密度稳态剪切层流流动（通常称为“均匀剪切流”）。固体颗粒被建模为气体的光滑硬球与非弹性碰撞，而周围的间隙流体对颗粒的动力学的影响被建模的体积阻力的装置，在悬浮液的流变模型的上下文中。该模型是通过三个不同的，但互补的路线，其中两个是理论（格拉德矩法适用于相应的玻尔兹曼方程和一个精确的解决方案的动力学模型适用于颗粒悬浮液）和其他计算（蒙特卡罗模拟的玻尔兹曼方程）。与以往的研究颗粒剪切悬浮液，我们包括在我们的格拉德的解决方案中的非线性项的应力张量的碰撞时刻与动量转移。这种理论上的改进使我们能够检测和评估垂直于层流的平面内的法向应力差。此外，动力学模型的精确解给出了速度分布函数的速度矩的显式形式。我们的理论和数值计算结果之间的比较表明，在一般的非牛顿流变特性，峰度（第四速度矩的分布函数）和速度分布的动力学模型相当强的非弹性和不太大的值（缩放）摩擦系数表征粘性阻力的良好协议。这表明我们的分析结果的准确性，使我们能够详细描述的颗粒悬浮液的流动动力学与零热通量在整个文件。
2015-11-10 cond-mat.soft
Granular Shear Flow in Varying Gravitational Environments
尽管它们的表面重力很低，但小行星表现出许多涉及颗粒物质的不同地质过程。了解这种粒状物质在微重力条件下对外力的反应，对于设计成功的小行星表面下取样机制和解释小行星上迷人的地质情况至关重要。我们已经设计和飞行泰勒-库埃特剪切细胞调查颗粒流由于旋转剪切力条件下的抛物线飞行微重力。实验在弱压缩条件下进行。首先，我们提出的技术细节的实验设计，特别强调设备是如何专门设计的抛物线飞行环境。然后，我们研究如何在不同的重力环境中的旋转剪切力引起的稳态颗粒流不同。我们发现，在垂直于有效加速度的方向上，对颗粒材料的恒定剪切的效果，似乎不受重力的强烈影响。这意味着剪切带可以在弱引力场的存在下形成，就像在地球上一样。
2013-06-07 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.geo-ph
The Behavior of Granular Materials under Cyclic Shear
本文介绍了一种用于颗粒材料大尺度剪切流动研究的平行板剪切池的设计和研制。平行板的几何形状允许剪切研究没有曲率的影响，发现在更常见的库埃特实验。独立可移动的板条的系统产生具有侧壁的井，所述侧壁响应于堆内的谷物的运动而变形。这允许真正的平行板剪切与最小的干扰，从包含的几何形状。侧壁的运动还允许直接测量穿过颗粒堆的速度分布。结果应用该系统的瞬态颗粒剪切和剪切诱导结晶的研究。初始剪切曲线被发现不同的包装包装，范围从整个系统的线性曲线的指数衰减的宽度约为6珠直径。当系统被剪切时，速度分布变得更加尖锐，类似于具有大约3个珠直径的宽度的指数衰减。进一步的剪切产生的速度分布不再适合指数衰减，但更好地表示为高斯衰减或误差函数分布。循环剪切被发现产生大规模有序的颗粒包，这对剪切剖面有着深远的影响。存在层之间滑动的时间段以及分层颗粒锁定在一起导致非常小的相对运动的时间段。
2004-07-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Stress Correlations in Frictional Granular Media
本文研究了在摩擦颗粒填料中，应力自相关矩阵是否象弹性格林函数那样，表现出长程各向异性的贡献。我们发现，在一个标准模型的摩擦颗粒填料，这是不是这种情况。我们证明相当一般的机械平衡和材料各向同性约束的应力自相关矩阵完全由两个空间各向同性的功能：压力和扭矩的自相关性。压力和扭矩波动分别是正常的和超均匀的力量的应力自相关衰减的弹性格林函数。由于我们发现扭矩波动是超均匀的，罪魁祸首是压力，其波动作为系统大小的函数比正常情况下衰减得更慢。研究这些异常的压力波动的原因，我们发现，异常的相关性已经建立在压缩的稀系统堵塞之前。一旦受到干扰，这些相关性就会冻结。对于一般的摩擦物质来说，这是否是真的，或者这是模型性质的结果，这是一个必须等待实验检验和可能的替代模型的问题。
2020-08-29 cond-mat.soft
Velocity and density profiles of granular flow in channels using lattice gas automaton
我们已经进行了二维格子气自动机模拟两个平行平面之间的颗粒流。我们发现，速度剖面具有非抛物线分布，同时密度剖面是不均匀的。在无滑移边界条件下，牛顿流体的抛物线型速度分布的偏差被发现的唯一特征的最大速度在中心的平均速度的比率，虽然该比率依赖于模型参数在一个复杂的方式。我们还发现，在中心的最大速度（$u_{max}$）是一个线性函数的驱动力（g）作为$u_{max} = αg - δ$与非零$δ$相比，牛顿流体。关于密度分布，我们观察到边界附近的密度高于中心。相对于通道宽度的较高密度（高于平均密度）的宽度是变量的递减函数，该变量与驱动力（g）、能量耗散参数（$ε$）和系统宽度（L）成比例，如具有指数$μ= 1.4 \pm 0.1$和$ν= 0.5 \pm 0.1$的$g^μ L^ν/ε$。一个现象学理论的基础上的缩放参数来解释这些发现。
1997-04-09 cond-mat.soft
From Flow to Jamming: Lattice Gas Automaton Simulations in Granular Materials
本研究首次扩展格子气自动机模型，引入重力、能量耗散和壁面摩擦，成功复现颗粒材料的流速演化、密度波和堵塞转变，并探讨了堵塞临界密度，推进了对颗粒动力学的理解。
2023-08-31 cond-mat.soft nlin.CG
Drop tower setup for dynamic light scattering in dense gas-fluidized granular media
稠密颗粒介质中的动力学研究具有挑战性。在这里，我们提出了一个装置，有利于气体流化的致密颗粒介质在微重力。的动力学的特点是使用扩散波光谱。我们证明，搅拌颗粒介质达到一个稳定的状态在下降塔飞行的几分之一秒。在微重力条件下得到的强度自相关函数显示出对样品体积分数和驱动强度的显著依赖性。在低体积分数和强驱动的相关合并的平台，而相关衰减非常缓慢，但在高包装分数连续。该装置允许独立设置样品体积分数和驱动强度，从而扩展了地面上致密颗粒动力学研究的可能性。
2016-06-10 cond-mat.soft
Probing density waves in fluidized granular media with diffusing-wave spectroscopy
密度波是流化床的特征，它影响着流化颗粒介质中类液体动力学的测量。在这里，强度自相关函数与扩散波光谱可获得的导出密度波的存在下。的IACF的衍生形式的预测相匹配的气体流化床的实验观察。该模型表明，从微观散射体位移的相关性衰减的贡献密度波的贡献分离，从而铺平了道路，表征微观粒子运动，使用扩散波光谱，以及在流化颗粒介质中的非均匀性。
2016-08-02 cond-mat.soft
Packing structure of a two-dimensional granular system through the jamming transition
我们对由自动膨胀颗粒组成的颗粒包进行了一项新颖的实验。通过分析的Voronoi结构的包通过堵塞过渡，我们表明，堵塞包的局部配置是惊人的相似的玻璃形成液体，无论是在其普遍的面积分布和缺陷退火的过程。此外，我们证明了一个明确的结构签名的干扰过渡可以得到从对关联函数的包。我们的研究提供了一般干扰系统的结构特性的见解。
2010-06-23 cond-mat.soft
Sheared Amorphous Packings Display Two Separate Particle Transport Mechanisms
剪切颗粒材料引起非仿射位移。这种非仿射位移已经被广泛研究，并且已知与非晶填料的塑性和其他机械特征相关。一个众所周知的例子是剪切转变区，如由仿射变形的局部偏差$D^2_{min}$捕获的，以及它们与失效和应力波动的相关性。我们分析剪切摩擦非热磁盘包装，并表明，存在至少一个额外的介观运输机制，叠加在本地扩散运动的顶部。我们的证据表明，这第二次运输机制在一个均匀的系统，通过扩散张量分析，并表明，该扩散张量的痕迹等于经典的$D^2_{min}$时，这第二介观运输进行校正。新的运输机制是一致的观察到在很宽的体积分数范围内，甚至具有不同的摩擦系数的颗粒，并始终观察到剪切反转后，暗示其相关的记忆效应。
2020-12-12 cond-mat.soft
Torque Hyperuniformity in Frictional Granular Matter - Theory and Experiments
Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Institute of Natural Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学自然科学研究院）；Sino-Europe Complex Science Center, School of Mathematics, North University of China（中意复杂科学中心，中北大学数学系）；Department of Chemical Physics, the Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所化学物理系）
本文研究了摩擦颗粒物质中应力自相关和扭矩波动的超均匀性，通过实验验证了理论预测在二维系统和各向同性负载下的适用性。
2026-03-09 cond-mat.soft
Velocity correlations in dense granular flows observed with internal imaging
我们表明，在均匀密颗粒流筒仓内的速度相关性是类似的弹性硬球液体的流体动力学响应。使用荧光折射率匹配的间隙流体在其中流动由持久接触中的颗粒主导并且波动与行进的距离成比例的制度中进行测量，而与流速无关。颗粒的速度自相关函数在短时间内呈负相关，并与简单液体相似地缓慢振荡衰减到零。弱的空间速度相关性观察到几个晶粒直径。均方位移示出了指示锁定动力学的拐点。观察到的相关性在边界处有质的不同。
2006-12-28 cond-mat.soft
Digging through 2D densely-packed coarse granular media as a critical phenomenon
Shizuoka University（静冈大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Angelo State University（安杰洛州立大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
研究制造在二维密集堆积颗粒介质中移动的挖掘器，采用独特机制应对高摩擦，通过实验和模拟验证移动策略，发现挖掘的时空幂律，表明此环境下挖掘可能是临界现象。
2026-07-29 cond-mat.soft
A classical long-time tail in a driven granular fluid
我推导出远离平衡的随机驱动非弹性硬球流体中速度自相关函数ψ（t）的模式耦合理论。由此，我证实了一个来自模拟的猜想，即如果动量守恒，则速度自相关函数代数地衰减，τ（t）~ t^{-3/2}。我表明，缓慢的衰减是由于耦合到横向电流。
2013-08-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Are there long-time tails in granular flows?
基于最优速度流体模型，对颗粒流速度自相关函数（VACF）的长时间行为进行了理论研究。研究发现，在重力作用下，VACF的长时间拖尾在颗粒流中消失。
2008-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Long-time tails and cage effect in driven granular fluids
研究了三维稳态下受驱动颗粒流体的速度自相关函数。由于在相应的弹性系统中的玻璃化转变的临界体积分数接近，我们观察到明显的笼效应的VACF以及强烈的扩散常数的下降。在中等密度的VACF被证明是代数衰减的时间（t^{-3/2}）一样，在分子流体中，只要驱动保存本地的动量。
2011-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-time tails in freely cooling granular gases
本文研究了自由冷却颗粒气体中速度、切应力和热流的电流自关联函数的长时间行为。结果表明，速度和切应力的关联函数具有服从$τ^{-d/2}$的长时间尾，而热流的关联函数则随无量纲冷却速率$ζ^*$、空间维数$d$和碰撞频率标度时间$τ$的变化而呈$τ^{-(d+2)/2} \exp(-ζ^* τ)$衰减.对自由冷却颗粒气体的数值模拟结果与理论预测一致。
2007-08-28 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
Fluctuating hydrodynamics in a vertically vibrated granular fluid with gravity
我们研究了二维颗粒流体中的流体动力学波动，在重力的存在下，由一个振动的基地和激发，侧重于横向速度模式。由于系统是不均匀的，我们测量波动的水平层的宽度小于特征流体动力学长度：它们可以被认为是几乎均匀的子系统。模式的自相关的大时间衰减是指数和兼容的涡度扩散由于剪切粘度，在平衡流体。的速度结构因子，强烈偏离平衡常数的行为，以及再现由两个噪声项描述的有效的脉动流体动力学：第一个与涡度扩散和第二个与本地能量交换，其中有内部和外部字符，分别。
2011-07-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming transition of a granular pile below the angle of repose
我们实验研究的放松对机械平衡的颗粒堆，刚刚经历了雪崩，并讨论它在更一般的背景下的颗粒堵塞过渡。两个共存的动力学观察在表层：一个短时间的指数衰减组成的快速和独立的移动的颗粒和间歇性的爆发组成的空间相关的移动持续较长的时间。两种动力学的竞争导致长寿命的间歇性瞬变，其总持续时间可以延迟超过一千秒。我们测量两个时间的弛豫函数，并通过一个简单的统计模型，它与一个更常见的两个时间的相关函数，表现出很强的相似性与自动关联函数中发现的老化系统。局部扰动实验也使我们能够测试桩表面层的感受性。
2003-05-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Diffusion in a Granular Fluid - Simulation
本文建立了均匀冷却颗粒流体中杂质扩散的线性响应描述。形式上精确的爱因斯坦和格林-久保表达式的自扩散系数进行评估，从近似的速度自相关函数。这些结果在这里进行比较，从分子动力学模拟在很宽的范围内的密度和非弹性，自扩散的特殊情况下。结果发现，近似理论是在良好的协议与模拟数据到中等密度和程度的非弹性。在较高密度下，非弹性效应较强，导致扩散系数比弹性碰撞的扩散系数值显著增强。与不稳定的长波长剪切模式的可能的解释进行了探讨，包括强烈的波动和模式耦合的影响。
2002-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular Brownian motion with dry friction
利用旋转探针与静止颗粒气体接触的方法，对库仑摩擦与随机激励之间的相互作用进行了实验研究。颗粒状材料通过垂直振动器独立流化，作为探头布朗运动的“热浴”。两个滚珠轴承支撑探头，对探头施加非线性库仑摩擦力。将探头的实验速度分布、自相关函数和功率谱与带摩擦力的线性玻尔兹曼方程的预测值进行比较。在高碰撞频率下，它被映射到具有非线性摩擦的Fokker-Planck方程，而在低碰撞频率下，它是由一系列独立的随机反冲和随后的摩擦引起的弛豫来描述的。在这两个极限下的理论与实验比较表明，两者吻合较好。在非常小的速度下观察到偏差，其中真实轴承不能很好地由库仑摩擦模拟。
2013-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
