Compaction of granular material inside confined geometries
在自然界和工程中，松散堆积的颗粒材料通常被压实在有限的几何形状中。在这里，我们探讨这样的行为在一个准二维的几何形状，平行的刚性墙提供的限制。我们使用离散元方法来研究由于刚性活塞的位移而导致的压实的颗粒填料内的应力分布。我们观察到，包装内的应力随累积晶粒的长度呈指数增加，并显示扩展到目前的分析模型，适合测得的应力。研究了一系列系统参数的微观力学行为，并描述了现有分析模型的局限性。特别是，我们展示了可以使用现有模型处理的最小尺寸的系统。此外，增加活塞速率的影响，和初始填充分数的变化，进行了说明。
2015-05-15 cond-mat.soft
Power-law scaling in granular rheology across flow geometries
基于离散元方法模拟，提出了一种新的不依赖于填充率的颗粒流本构方程。用无量纲温度的幂$Θ$重新标度应力比$μ$，使得来自一组广泛的流动几何形状的数据塌陷为仅取决于惯性数$I$的主曲线。基本的幂律结构在2D和3D系统中对不同的颗粒特性（例如表面摩擦）都具有鲁棒性。我们展示了这种流变学如何适合和扩展框架，如动力学理论和非局部颗粒流动性模型。
2020-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Quasi-gaussian velocity distribution of a vibrated granular bilayer system
本文用离散元方法证明了双层振动颗粒双分散球的显著特征，即顶层颗粒的水平速度分布呈准高斯分布，而底层颗粒的水平速度分布则远离高斯分布。我们详细研究了所有物理参数（底板加速度，质量比，层覆盖率）的相关性。此外，微观分析的轨迹和碰撞统计揭示了如何随机化的机制。
2008-10-24 cond-mat.soft
Stress Transmission through Three-Dimensional Ordered Granular Arrays
我们测量了三维面心立方和六方密堆积颗粒晶体在顶面小面积上受外力作用时顶面和底面边界的局部接触力。根据晶体结构，我们发现显着不同的结果，可以理解的力平衡方面的考虑，在特定的几何形状的晶体。发现少量的无序在顶表面和底表面都产生额外的结构。
2002-04-24 cond-mat.soft
Bending back stress chains and unique behaviour of granular matter in cylindrical geometries
我们分析的应力场的一般解决方案，在平面环的均衡介质，一个模型经常用于边缘刚性颗粒材料的库埃特细胞。我们证明，这些解决方案是更丰富的比在矩形对称。即使是均匀介质，应力链被发现弯曲，扩大远离应力源，衰减和泄漏应力到一个锥的影响。最奇怪的是，应力链可能向后弯曲，并传递与原始方向相反的力。在笛卡尔坐标系中，这些现象都不会出现在均匀介质的解中。我们进一步分析非均匀介质，表现出链分支和应力泄漏的链。这些结果与在库埃特池中进行的许多颗粒材料实验直接相关。他们还阐明，并支持，迄今无法解释的实验观察弯曲和回弯链，我们指出。特别是，我们使用我们的研究结果提供了一个新的解释实验观察到的滑移线的图案。
2017-02-13 cond-mat.soft
Self-Organization in a Granular Medium by Internal Avalanches
内部雪崩的颗粒位移可以产生内的颗粒材料保持在一个仓内的两种方式：（i）通过删除随机选择的颗粒在底部的仓（ii）通过打破一个稳定的拱颗粒堵塞一个洞在底部的仓。这种雪崩的重复发生会使系统达到稳定状态。问题是，这种状态是一种像自组织临界性那样的临界状态吗？我们在这里回顾了一些最近的研究，这个问题使用元胞自动机以及硬盘模型。
2000-09-12 cond-mat.soft
Granular flow from silos with rotating orifice
对于通过筒仓底部圆形出口下落的颗粒物料，当出口直径D小于颗粒特征尺寸的5倍时，不能维持连续流动。如果筒仓的底部相对于筒仓壁水平旋转，即使在小D下也可以维持有限的流量。我们调查的效果底部旋转的流量的圆柱形筒仓填充单分散塑料珠的d = 6 mm直径。我们发现，流量W遵循Beverloo定律，直到D = 1.2d，并且在小出口区域，W随转速ω增加而增加。如果出口与筒仓轴线的偏心距离为R，则W随出口扫过的面积的速率而增加。另一方面，当出口直径较大时，在小ω时W随转速减小，但在大ω时随ω增大。W对转速的这种非单调行为可以解释为由于筒仓底部的剪切而导致的从漏斗流到质量流的渐变
2019-02-01 cond-mat.soft
Sink vs. tilt penetration into shaken dry granular matter: the role of foundation
我们研究的行为，圆柱形的物体，因为他们陷入一个干燥的颗粒床流化由于横向振荡，为了阐明人类的建设和其他对象。有些出乎意料的是，我们发现，在很大的横向震动功率范围内，平底圆柱体垂直下沉，而那些底部有浅环的“基础”的圆柱体，除了下沉外，还会倾斜。当施加足够强的横向振动时，后一种情况似乎独立于基础的性质而占主导地位。我们能够再现所观察到的行为准二维数值模拟，并与入侵者的牛顿运动方程的帮助下的垂直下沉动力学。
2016-05-25 cond-mat.soft
A Discrete Packing Model of Granular Material Confined in A Vertical Column
分析了颗粒间力的传递规律，提出了一种离散堆积模型来计算竖直圆柱体中颗粒底部的静压。力学分析和数值模拟结果表明，筒仓效应是由边界颗粒与内壁的摩擦接触引起的，筒仓底部的静压最初取决于外载荷，然后以指数形式趋于饱和压力Pn。在颗粒物质和堆积方式相同的情况下，饱和压力（Pn）与容器半径（R）呈线性正相关。饱和压力（Pn）与颗粒粒径（ra）成正比，其增减特性取决于颗粒内壁摩擦特性、颗粒间摩擦力和颗粒堆积角。最后，上述模型的预测与文献中的实验结果进行了比较，取得了良好的一致性。
2017-12-06 cond-mat.soft
Flux through a hole from a shaken granular medium
我们已经测量了一个装有谷物的容器底部的一个孔中的谷物流量。我们发现振动的峰值速度vmax控制通量，即，对于给定的Vmax值，通量几乎与频率和加速度幅度无关。通量随着峰值速度的增加而减小，然后对于Vmax的最大值变得几乎恒定。在低峰值速度的数据可以定量地描述一个简单的模型，但在较大的峰值速度几乎恒定的通量交叉建议的制度，在容器底部附近的颗粒密度是独立的能量输入到系统。
2006-08-04 cond-mat.soft
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
Fluctuation-Dissipation Relations for Motions of Center of Mass in Driven Granular Fluids under Gravity
本文从理论和数值模拟两个方面研究了重力作用下流化颗粒介质非平衡定态中涨落耗散关系的有效性。描述质心高度涨落的Langevin型唯象理论，最初是为振动底板上的一维颗粒气体而建立的，被推广到任何维数，甚至对于振动底板被热壁代替的情况也是如此.该理论预测了一个已知在平衡时满足的波动耗散关系，并进行了修改，用由动能定义的质心有效温度代替平衡温度。为了验证涨落耗散关系的有效性，我们对底部有热壁的模型系统进行了广泛而精确的事件驱动分子动力学模拟。测量了质心高度的功率谱和响应函数，并与理论预测进行了比较。结果表明，在较宽的系统参数范围内，颗粒系统的涨落耗散关系是满足的，特别是在高频（短时）区域。最后，我们描述了在低频（长时间）区域的系统偏差和驱动颗粒系统的时间尺度之间的关系。
2012-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Evolution of shear zones in granular packings under pressure
实际颗粒介质中的应力传递往往发生在外载荷作用下，且存在边界滑移。本文通过实验和数值模拟的方法研究了在围压作用下具有光滑壁的裂底库埃特盒中的剪切局部化问题。我们演示了剪切带的特征，如其中心位置和宽度，如何演变为围压和壁滑移修改材料的局部有效摩擦系数。随着施加压力的增加，剪切区向圆柱体中心演变并变宽，并且与底部圆盘的驱动速率相比，角速度减小。此外，滑移的存在促进了从顶部表面处的开放剪切区到本体内部的闭合剪切区的转变。我们还系统地改变了有效摩擦的比例附近的底板和在模拟中的散装，并观察所产生的影响的表面流剖面。除了边界条件和外载荷外，材料特性（如晶粒尺寸）也会影响有效摩擦系数。然而，我们的数值计算结果表明，剪切区的中心位置和宽度是不显着影响的晶粒尺寸的选择，因为它仍然很小相比，旋转底盘的半径。
2021-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Numerical Tests of Constitutive Laws for Dense Granular Flows
我们数值和理论研究的宏观性质的致密，剪切颗粒材料。在这个过程中，我们首先介绍了牛顿方程的不变性，解释它如何导致Bagnold的缩放，并讨论它如何与颗粒温度的动态。接下来，我们实现了两种不同几何形状的颗粒材料的数值模拟-简单的剪切和沿斜面向下流动-并表明测量可以从一种几何形状外推到另一种几何形状。然后，我们观察到的非仿射重排的晶粒簇在剪切应变和显示的基本意见，这作为一个基础的剪切转变区（STZ）理论的非晶态固体，可以重现在粒状材料。最后，我们基于颗粒温度动力学和STZ理论提出了颗粒材料的本构方程，并表明它们与我们来自两种几何形状的数值数据非常匹配。
2005-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evidence of reverse and intermediate size segregation in dry granular flows down a rough incline
在干颗粒流中，对于含有几个尺寸比（S）大于5的大珠的混合物，尺寸偏析表现不同（Thomas，Phys.Rev.E62，96（2000））。对于中等大的S，大珠迁移到床层中的中间深度：这称为中间偏析。对于最大的S，大珠迁移到底部：这被称为反向偏析（与表面偏析相反）。由于反转和中间深度值取决于珠粒分数，本数值研究主要使用单个大示踪剂。小部分也计算显示示踪剂行为和偏析过程之间的联系。对于半满转筒和粗糙倾斜，二维和三维（3D）的情况下进行了研究。在该图中，一个大的示踪剂的轨迹表明，它在流动过程中达到一个恒定的深度。对于大的S，当S增加时，这个深度是中间的，具有逐渐下沉。最大的S对应于流底部的示踪剂。所有的三维模拟与实验定量一致。在沿斜坡向下的流动中，大的示踪剂在流动过程中达到平衡深度。对于大S，它的深度是中等的，在床内。对于最大的S，其深度相反，接近底部。对于薄流或厚流，结果略有不同。对于3D厚流，表面和底部位置之间的反转发生在S的短范围内：没有示踪剂稳定在中间高度附近，存在两个可到达的中间深度层，在表面以下和底部以上。对于三维薄流，所有中间深度都是可达的，取决于S。较大示踪剂分数（5-10%）的数值研究显示了3种偏析模式（表面，中间，反向）对应于3种类型的平衡深度。反转比单个示踪剂更平滑。它发生在S=4.5附近，与实验一致。
2018-02-13 cond-mat.soft
Rheology of Weakly Vibrated Granular Media
通过在垂直振动的裂底剪切池中进行实验，探讨了弱振动颗粒流的流变特性与流速、振动强度和压力的关系。对于慢流，我们建立了一个新的振动为主的颗粒流制度的存在，驱动应力顺利消失的驱动率减少。我们区分三个不同的质量振动为主的流变学，最引人注目的是一个政权的剪切应力不再是成比例的压力。
2013-12-02 cond-mat.soft
The sandpile revisited: Computer assisted determination of constitutive relations and the breaking of scaling
我们重新审视的重力下的摩擦沙堆中的应力分布的问题，配备了一个新的数值模型的颗粒组件与正常和切向（摩擦）粒间力。数值模拟允许确定作为系统尺寸、静摩擦静摩擦系数和与底表面的摩擦相互作用的函数的应力场的所有分量的空间依赖性。我们的研究清楚地表明，与底面的相互作用在颗粒堆的顶点下的压力下降的形成中起着至关重要的作用。沙堆理论的基础是关于无粘性硬颗粒的标度解和本构关系的形式的假设，其中没有典型的标度。我们发现，这些本构关系必须进行修改，此外，对于较小的摩擦系数和较小的桩，这些缩放假设打破了在大部分的沙堆由于存在的长度尺度，必须仔细确定。在确定了关键规模后，我们提供了一个预测理论，当缩放的解决方案预计将打破。在堆的底部，由于与底面的不同相互作用，缩放假设总是被打破。可测量的数量，如桩底的压力分布和剪应力的后果进行了讨论。例如，根据系统尺寸，可以从基础压力中没有倾斜过渡到桩中心处的倾斜。
2016-11-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Onset of Irreversibility in Cyclic Shear of Granular Packings
本文研究了不可逆性在致密颗粒介质中的发生，该介质在裂底几何中受到循环剪切。为了探测微观和中尺度，我们在一系列剪切应变振荡中以3D方式对珠轨迹进行成像。虽然珠失去和恢复接触的邻居在一个周期，接触网络的拓扑结构表现出可逆的小振荡幅度的属性。随着反转幅度的增加，发生向不可逆扩散状态的转变。
2012-01-24 cond-mat.soft
Comparison of bulk properties of wet granular materials using different capillary force approximations
本研究通过分体底部剪切盒的DEM模拟，比较三种液桥毛细力近似，发现体相聚合力均随表面张力线性增加，而宏观摩擦系数受其影响较弱。
2025-01-08 cond-mat.soft
Nonlinear elasto-plastic model for dense granular flow
本文提出了一个颗粒变形模型，该模型预测了在发育良好的致密颗粒流中的应力和速度分布。最近的颗粒弹性模型（Jiang和Liu 2003）和速率敏感塑性流动模型（Jop等人2006）被重新表述并组合成一个通用的颗粒连续定律，能够同时预测任意三维流动几何形状中的流动区域和停滞区。统一是通过证明和实施Kroner-Lee弹塑性分解来实现的，并注意确保某些连续介质物理原理得到必要的支持。然后，该模型在多个几何形状的数值实现和结果进行比较，实验和离散模拟。
2009-05-07 cond-mat.soft
Continuum modeling of size-segregation and flow in dense, bidisperse granular media: Accounting for segregation driven by both pressure gradients and shear-strain-rate gradients
本文针对稠密双分散颗粒介质中的粒度偏析问题，建立了同时考虑压力梯度与剪切应变率梯度两种驱动力的耦合连续介质模型，并通过DEM模拟验证了该模型在不同流动几何构型下的预测能力。
2023-07-18 cond-mat.soft
Microscopic foundation of the $μ$(I) rheology for dense granular flows on inclined planes
利用离散元法模拟了无摩擦和有摩擦颗粒沿斜面流下的致密颗粒层的宏观和微观特性。三个基本的观察致密颗粒流的恢复，即发生的临界应力，Bagnold速度分布，以及定义明确的摩擦和摩擦定律。晶粒运动的微观方面突出了瞬态团簇的形成。从这个微观的图片，我们推导出一个理论的缩放模型，没有任何经验的输入，定量地解释了倾斜平面和剪切几何形状的致密颗粒流的基本规律。模型和观测结果之间的适当性表明，颗粒流可以被看作是从硬球的热流体的流动。
2022-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coupled continuum modeling of size-segregation driven by shear-strain-rate gradients and flow in dense, bidisperse granular media
本研究通过DEM模拟和耦合连续介质模型，揭示并预测了稠密双分散颗粒系统中由剪切应变率梯度驱动的尺寸分离动力学，实现了流动场与分离行为的同步捕获。
2023-01-26 cond-mat.soft
Jamming, Yielding and Rheology of Weakly Vibrated Granular Media
我们建立了干颗粒介质的流变曲线是非单调的，无论是在存在和不存在外部机械搅拌。在存在弱振动的情况下，非单调流动曲线决定了缓慢但稳定的惯性流动与快速惯性流动之间的滞后过渡。在没有振动的情况下，非单调的流动曲线控制着颗粒介质的屈服行为。最后，我们表明，非单调的流动曲线，可以看到在至少两个不同的流动几何形状和几个颗粒材料。
2011-07-17 cond-mat.soft
Three-dimensional shear in granular flow
本文研究了裂底库埃特池中颗粒剪切流随高度的变化规律。使用粒子跟踪，磁共振成像，和大规模的模拟，我们发现一个过渡的剪切的性质作为一个特征高度$H^*$被超过。在$H^*$下方有一个中央固定核;在$H^*$上方，我们观察到与扭转失效相关的额外轴向剪切的开始。径向和轴向剪切剖面在性质上是不同的：径向范围很宽，并随高度增加，而轴向宽度保持狭窄和固定。
2005-12-09 cond-mat.soft
Auxetic Granular Metamaterials
本研究制备了基于内凹机制的拉胀颗粒构成的负泊松比颗粒超材料，发现其比普通颗粒材料更易屈服、流动更顺畅，能在复杂受限结构中促进流动，模糊了复杂流体与超材料的界限，可应用于颗粒材料加工运输等场景。
2023-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Jamming in granular hopper flow
采用大规模三维分子动力学模拟对漏斗流进行了模拟。系统的流速由底部的孔的宽度控制。随着稳态流率的减小，力分布$P(f)$仅略微变化，而脉冲分布$P(i)$变化很大。在这两种情况下，随着系统接近干扰，分布显示出小力或脉冲的增加，这与之前的Lennard-Jones模拟相反。对于随着时间从流动状态转变为堵塞状态的料斗，这也动态地发生。最终堵塞的$P(f)$与相同几何形状的灌注填料$P(f)$截然不同。$P(i)$的变化是接近干扰的强得多的指示。在平均力下在$P(f)$中形成峰值或平台不是堵塞方法的一般特征。
2005-06-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Wide shear zones and the spot model: Implications from the split-bottom geometry
Bazant和他的同事们已经发展了一种描述准静态颗粒流的点模型。它假设颗粒流是由所谓的过剩自由体积点的反向流动引起的，这些点沿着莫尔-库仑塑性的滑移线移动。该模型是二维的，并已成功地应用于一些不同的几何形状。在本文中，我们调查是否在其最简单的形式斑点模型可以描述宽剪切区的实验和模拟库埃特细胞分裂底部。我们给出了一个一般性的论点，是独立的应力的特定描述，但它表明，目前制定的斑点模型，其中扩散和漂移项被假定为平衡的长度尺度上的斑点直径的顺序，即顺序3-5粒径，是难以调和与观察到的宽剪切区。我们还讨论了点模型的同轴度的应力和应变率张量在这些宽剪切流中发现的影响，并指出可能的扩展模型，可能允许一个帐户宽剪切区的存在。
2008-12-08 cond-mat.soft
Secondary flow in ensembles of non-convex granular particles under shear
颗粒材料的研究，无论是理论上还是实验上，通常都局限于凸颗粒形状。我们证明了一个非凸的晶粒形状可以导致一个定性的新的宏观动力学。空间交叉（六足）在一个分裂底部的容器中连续剪切。因此，它们形成了与相同几何形状的杆状或扁豆形凸颗粒完全相反的二次流动轮廓。表面的十字架向旋转中心移动并下沉，模仿“反向韦森伯格效应”。所观察到的表面流场表明在颗粒床的深度存在径向向外的流动，从而形成对流单体。该流场与形成在旋转中心的凹坑连接。该效果强烈地依赖于颗粒的几何形状和颗粒床的高度。
2022-10-11 cond-mat.soft
MR Imaging of Reynolds Dilatancy in the Bulk of Smooth Granular Flows
致密的颗粒物质必须膨胀才能流动，这种现象被称为流动性。在这里，我们执行，通过磁共振成像，直接测量的局部堆积密度的演变的缓慢和平滑的颗粒剪切流中产生的裂底几何形状。我们发现这种不相容性出奇地强。膨胀区跟随大应变率区域，并作为时间的函数缓慢扩展。这表明，局部堆积密度由实验开始以来经历的局部应变的总量决定。
2007-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal and wide shear zones in granular bulk flow
我们目前的实验缓慢的颗粒流在一个修改后的（裂底）库埃特几何形状，其中广泛的和可调的剪切区创建远离侧壁。对于增加层的高度，区域增长更宽（显然没有约束），并根据一个简单的，粒子无关的比例定律向内圆柱体发展。在重新缩放之后，跨区域的速度分布落在由误差函数给出的通用主曲线上。我们还研究了材料内部的剪切区作为其局部高度和总层高度的函数。
2004-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simple model for reverse buoyancy in a vibrated granular system
浸没在均匀颗粒系统中的大型物体在受到振动时会发生迁移。在某些条件下，大而重的物体会上升，而类似的轻物体会沉到底部。这就是所谓的反向浮力。我们报告了一个实验研究，这种奇异的行为，一个大的球体沉浸在一个深颗粒床。提出了一个简单的机制来描述一个球的运动，在一个垂直振动的颗粒系统。当观察到反向浮力时，所测量的浸没物体的垂直速度作为其密度的函数，表现出简单的行为。通过考虑浮力和摩擦阻力的一维力学模型，我们得到了重物的上升速度和轻物体的下沉速度。该模型产生了一个很好的定性和定量的协议与实验。
2002-11-06 cond-mat.soft
Continuum modelling and simulation of granular flows through their many phases
我们提出并数值实现了一个本构框架的颗粒介质，允许材料在流动过程中穿越其许多共同的阶段。当致密时，材料被视为压敏弹-粘塑性固体，服从屈服准则和由颗粒材料的$μ(I)$惯性流变学给出的塑性流动规则。当自由体积超过临界水平时，材料被认为是分离的，并被视为断开的无应力介质。一个物质点法（MPM）的程序编写的模拟这个模型和许多演示提供了不同的几何形状。通过使用MPM框架，极大的应变和非线性变形，这是常见的颗粒流，是可表示的。该方法进行了数值验证，其物理预测验证对已知的结果。
2015-12-08 cond-mat.soft
Continuum modeling of mechanically-induced creep in dense granular materials
最近，一种新的非局部颗粒流变学被成功地用于预测稳定的颗粒流，包括粒度依赖的剪切功能，在各种各样的流动配置，包括所有的变化的分裂底细胞。颗粒流中的一个相关问题是机械诱导蠕变，其中颗粒介质的一个区域中的剪切变形使其整体流化，包括远离剪切区的区域，有效地消除了各处的屈服条件。这使得当通过诸如圆柱形或球形探针的侵入物在名义上静止的区域中施加力时能够蠕变变形。我们表明，非局部流动性模型是能够捕捉这种现象。具体而言，我们探讨蠕变的一个圆形入侵者在一个二维的环形Couette细胞，并表明该模型捕捉到实验中观察到的所有显着特征，包括速率独立的性质蠕变足够慢的驱动速率和快于线性增加的蠕变速度与施加到入侵者的力。
2014-08-18 cond-mat.soft
Statistical properties of gravity-driven granular discharge flow under the influence of an obstacle
对重力作用下有障碍物影响的二维颗粒排放流进行了实验研究。在装有不锈钢颗粒的垂直Hele-Shaw电解槽底部开有一个宽度为$W$的水平出口，以启动放电流。在这个实验中，一个圆形的障碍物被放置在出口的前面。因此，出口和障碍物之间的距离$L$也是一个重要参数。在放电过程中，颗粒流的状态是由一个高速摄像机。体积排放流率也由称重传感器测量。对获得的高速图像数据进行分析，以澄清颗粒级颗粒流动力学。利用实测数据，我们发现出口上方的障碍物影响颗粒流场。具体而言，障碍物的存在导致较大的水平颗粒温度和较小的填充率。当$L$小于约6 $D_g$时，当$W \simeq 4 D_g$，其中$D_g$是颗粒直径时，这种趋势变得显著。
2016-11-12 cond-mat.soft
Characterizing flowability of granular materials by onset of jamming in orifice flows
本文介绍了一种测量带圆孔的平底圆筒形料斗中颗粒流量和堵塞起始点的方法。用两种独立的方法测量了理想粒子（球形、单分散、光滑）的本征干扰起始，结果吻合良好。对于非理想颗粒，归一化堵塞开始增加与细长的颗粒形状，加宽的尺寸分布和增加的摩擦，所测量的排水休止角。一个经验模型的干扰发病量化这些影响的范围内的材料调查。堵塞开始可用作区分相对自由流动的颗粒之间的量度。
2015-10-14 cond-mat.soft
Heaping, Secondary Flows and Broken Symmetry in Flows of Elongated Granular Particles
在本文中，我们报告的实验中，我们剪切颗粒棒分裂底部的几何形状，并发现，一个显着的堆的高度至少40%的填充高度可以形成在颗粒表面。我们表明，堆积是由一个显着的二次流，球形颗粒缺席。流反转短暂地反转次级流，导致堆的快速崩溃和较慢的再生。我们提出了一个对称的论点和实验数据表明，二次流的产生是由平均颗粒取向与流线的流动的错位。这一一般机制预计将是重要的，在所有流动的充分不等轴颗粒。
2015-02-10 cond-mat.soft
Magnetic Resonance Imaging study of sheared granular matter
我们介绍了一种磁共振成像技术来研究软，低摩擦和硬，摩擦颗粒材料及其混合物的剪切带的几何形状。水凝胶球作为软的，低摩擦的材料成分，而芥末种子代表刚性，摩擦颗粒。一些水凝胶球掺杂有CuSO4盐作为示踪剂。对裂底剪切盒进行了分步剪切实验，并利用粒子成像测速仪（Particle Imaging Velocimetry）从连续剪切步骤后的断层图像的差异中确定了剪切剖面，发现浸泡在水中的软颗粒和没有包埋液的相同材料的剪切区几何形状有很大的不同。
2022-06-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Alignment-induced depression and shear thinning of anisotropic granular media
该研究通过分底剪切实验发现，各向异性颗粒的排列导致剪切带中心凹陷，并利用标度律关联长径比与宏观摩擦及有效粘度，揭示了剪切变稀行为。
2024-04-18 cond-mat.soft
Influence of lateral confinement on granular flows: comparison between shear-driven and gravity-driven flows
通过离散数值模拟研究了受限颗粒流的特性。两种类型的流量与不同的边界进行了比较：（一）重力驱动的流量顶部的自由表面和超过一个基地，侵蚀平衡吸积（二）剪切驱动的流量与恒定的压力施加在其顶部和颠簸的底部以恒定的速度移动。在这两种情况下，我们观察到剪切局部化或/和蠕变区下。我们表明，虽然不同的边界诱导不同的流动特性，（例如横向速度剖面的剪切局部化），这两种类型的流动具有共同的性质，如（i）颗粒温度和剪切速率之间的幂律关系（其指数从稠密流的1变化到稀流的2）和（ii）侧壁处的摩擦减弱，其随着流内的深度而逐渐减小。
2020-09-25 cond-mat.soft
Shear zones in granular mixtures of hard and soft particles with high and low friction
针对硬软摩擦特性不同的颗粒混合物剪切区更宽的实验现象，通过离散元模拟揭示颗粒间摩擦和弹性模量对剪切带特性的共同调控作用及摩擦对应力响应的强影响，深化了剪切带形成的微力学认识。
2023-11-06 cond-mat.soft
Friction law for dense granular flows: application to the motion of a mass down a rough inclined plane
研究了在粗糙斜面顶部释放的颗粒物质的扩散问题。我们实验测量雪崩的演变，从启动到存款使用莫尔图像处理技术。结果进行了定量比较的水动力学模型的基础上深度平均方程的预测。在该模型中，流动层和粗糙底部之间的相互作用由一个非平凡的摩擦力来描述，该摩擦力的表达式来自于恒定均匀流的测量。我们表明，传播的质量是定量预测的模型时，质量被释放在一个平面上的粒子。当雪崩被触发在一个最初的静态层，该模型未能定量预测的传播，但定性捕获的演变。
2001-08-24 cond-mat.soft
A general constitutive model for dense, fine particle suspensions validated in many geometries
细颗粒悬浮液（如玉米淀粉与水的混合物）在剪切时表现出粘度的巨大变化，产生令人着迷的行为，吸引了儿童和流变学家。最近检查这些混合物在简单的流动几何形状表明，颗粒间的排斥是这种效果的核心-混合物在休息或剪切缓慢，排斥防止颗粒之间形成摩擦接触，而当剪切更有力，颗粒应力克服排斥，使颗粒相互作用的阻力，并形成微观结构，抵制流动。这些混合物以前的本构研究集中在特定的情况下，通常限于二维，稳定，简单的剪切流。在这项工作中，我们介绍了一个预测和一般的，三维连续模型，这种材料，使用混合物理论耦合的流体和颗粒相。在模型中扮演核心角色，我们引入了一个微观结构状态变量，其演变推导出小尺度的物理参数，并检查与现有的数据。我们的空间和时间相关模型在各种不稳定、非均匀流配置中进行了数值实现，其中显示出准确捕获各种关键行为：（i）在定常流中观察到的连续剪切增稠（CST）和不连续剪切增稠（DST）行为，（ii）“剪切干扰锋”随时间的传播，（iii）“撞击激活干扰锋”的时间依赖性传播，以及（iv）非牛顿的“运行在欧布莱克”效应，其中快速运动体保持漂浮，而慢速运动体下沉。
2019-05-23 cond-mat.soft
Shear-induced pressure anisotropy in granular materials of nonspherical particles
Institute for Multiscale Simulation, Friedrich-Alexander-Universit\"at Erlangen-N\"urnberg, Cauerstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany
本研究探讨了非球形颗粒在剪切作用下的压力各向异性现象，发现颗粒摩擦力影响颗粒对齐和压力分布，与非牛顿流体的Weissenberg效应有相似之处。
2025-12-11 cond-mat.soft
Dilatancy-induced surface deformation in dense cohesive granular media
Institute for Multiscale Simulation, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学多尺度模拟研究所）
研究了密实黏性颗粒介质中由膨胀引起的表面变形，发现等效波恩数是关键控制参数，高剪切速率下惯性效应减弱表面变形。
2026-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear zones in granular media: 3D Contact Dynamics simulation
研究了三维剪切流中剪切区的形成。我们模拟的线性版本的分裂底部剪切细胞。结果表明，相同类型的宽剪切区是实现在重力的存在下，以及在没有。我们调查的松弛的材料对一个稳定的流动和分析的应力和速度场。我们提供了函数形式的扩大剪切区内的散装。我们讨论了材料处于临界状态的区域的生长。研究发现，临界区的增长是剪切区初始瞬态的原因。
2007-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of an electric field on an intermittent granular flow
在平底筒仓中观察到玻璃珠的颗粒重力驱动流动。一个直流高电场已被施加垂直的筒仓调谐的凝聚力。测量了出口质量流量。一个图像减法技术已被应用到可视化的流动几何形状和时空分析的流动动力学已被执行。出口质量流量与电压无关，但观察到从漏斗流到鼠洞流的转变。这种过渡是概率性的，并且在漏斗和鼠洞情况之间存在中间情况。在给定的电压下，可以发生两种流动动力学：连续流动或间歇流动。电场增加了观察到间歇流的概率。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-local physics-informed neural networks for forward and inverse solutions of granular flows
Northeastern University（东北大学）
本文提出基于PINNs的非局部模型，用于准确求解颗粒流的正向和反向问题，通过数据驱动方法推断材料参数和流场特性。
2026-02-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analysis of Granular Flow in a Pebble-Bed Nuclear Reactor
球床核反应堆技术，目前正在世界各地复兴，提出了关于筒仓中密集颗粒流的基本问题。一个典型的反应堆堆芯是由石墨燃料卵石组成的，在连续的换料过程中，这些卵石的排水非常缓慢。卵石流是知之甚少，不容易获得的实验，但它对反应堆物理有重大影响。为了解决这个问题，我们在现实的几何形状中进行了全尺寸的离散元模拟，在直径为3.5米，高度为10米的圆柱形容器中排放了多达440，000个摩擦粘弹性直径为6厘米的球体，底部漏斗成30度或60度角。我们还模拟了一个bidisperse核心的动态中心列较小的石墨减速剂卵石，并表明，很少发生混合下降到1：2的直径比。我们分析了平均速度，扩散和混合，局部有序和孔隙度（从Voronoi体积），停留时间分布，和壁摩擦的影响，并讨论反应器设计和颗粒流的基本物理的影响。
2006-02-16 cond-mat.soft
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
On dense granular flows
连续剪切变形的干颗粒的致密组件的行为一直是许多实验和离散颗粒模拟的主题。这篇论文是法国研究小组民主德国民兵师的集体工作。它的收益从收集的结果稳定的均匀颗粒流得到不同的群体在六个不同的几何形状，无论是在实验和数值计算工作。我们的目标是要实现一个连贯的演示文稿的相关量进行测量，即流动阈值，运动学配置文件，有效摩擦等，首先，来自不同的实验在相同的几何形状的数据之间的定量比较，在每种情况下执行的强大功能。其次，横向分析的数据在不同的配置，使我们能够识别相关的无量纲参数，不同的流态，并提出简单的解释。目前的工作，而不是一个简单的并列结果，强调了丰富的颗粒流，并提高了开放的问题，定义一个单一的流变学
2003-12-18 cond-mat.soft
Role of gravity or confining pressure and contact stiffness in granular rheology
研究了颗粒材料在慢准静态和惯性流中的稳态剪切流变特性。重力场和接触刚度的影响，这是传统的平凡化是这项研究的重点。采用离散元法对考虑不同重力场和接触刚度的裂底几何结构中弱摩擦颗粒集合体进行了一系列模拟。虽然传统上惯性数，即，应力与应变率时间尺度的比率描述了流动流变学，我们发现，第二个无量纲数，即柔软度与应力时间尺度的比率，也必须包括在内以表征整体流动行为。对于缓慢的，准静态的流动，密度增加，而宏观摩擦力分别增加颗粒的柔软度和重力降低。这种趋势被添加到$μ(I)$流变学中，并且可以追溯到接触网络中的各向异性，在稳态下显示宏观摩擦和偏置织物之间的线性相关性。有趣的是，当外旋速率增加时，对于给定的重力场和接触刚度，线性关系成立。
2014-12-02 cond-mat.soft
Scaling laws for velocity profile of granular flow in rotating drums
Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工学研究科）；Institute of Science and Engineering, Shimane University（岛根大学理工学研究科）
本文通过理论和数值方法研究了旋转鼓中颗粒流的速度分布，推导了描述低弗劳德数和大系统尺寸流动的标度规律。
2026-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
