Effect of Particle Size on the Suction Mechanism in Granular Grippers
本文通过实验和X射线断层扫描研究颗粒尺寸对颗粒夹具吸力机制的影响,发现小颗粒能形成气密密封并产生真空吸力,而大颗粒因留下间隙无法形成密封真空腔,从而削弱吸力机制。
2022-09-09 cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics: Dense Flow, Fluidization and Jamming
颗粒固体流体力学,构造来描述准弹性和塑性运动的颗粒固体,也能够占颗粒稠密流的流变学。这使得它成为一个统一的,虽然仍然定性的,流体动力学的描述,使一个解决流化和堵塞,滞后之间的过渡弹塑性运动和均匀密流。
2010-10-26 cond-mat.soft
Defining Temperatures of Granular Powders Analogously with Thermodynamics to Understand the Jamming Phenomena
为了将热力学系统的定律或原理应用于颗粒非热力学系统,我们可能需要适当地定义颗粒粉末的临界温度概念。传统的热力系统中的环境温度太弱,不能驱动颗粒粉末中的颗粒运动,并且不能起到热能指示器的作用。为了保持与热系统相同的功能,本文中对颗粒粉末的温度进行了类似和统一的定义。新定义的颗粒温度是用来描述和解释的最重要的现象之一,在颗粒粉末,堵塞过渡,通过引入堵塞温度和堵塞体积分数的概念。对颗粒状粉体在剪切或振动作用下的堵塞体积分数方程的预测与实验观察和粉体输送经验解相一致。本文的目的是在颗粒粉末中建立类似的概念,使颗粒粉末能够用我们熟悉的热力系统中的常见定律或原理来描述。我们的目的是在热系统和颗粒粉末之间建立一个桥梁,以解释这两个系统之间已经发现的许多相似之处。
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
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
Unifying Suspension and Granular flows near Jamming
硬颗粒的稠密流的流变特性是奇异的,因为一个接近堵塞的阈值,其中流动停止,无论是由惯性主导的颗粒流,和过阻尼悬浮液。同时,表征速度相关性的长度尺度在干扰时出现发散。在这里,我们回顾了一个理论框架,给出了一个无摩擦粒子的定常流动的标度描述。我们的分析适用于悬浮液和惯性流动的硬颗粒。我们报告的数值结果支持的理论,并显示的相图,结果时,摩擦被添加,划定制度的有效性的无摩擦理论。
2016-11-10 cond-mat.soft
Energy Loss at Propagating Jamming Fronts in Granular Gas Clusters
我们探讨了两个致密的颗粒团簇在二维几何形状的初始时刻的影响。颗粒由固体CO $_{2}$组成,悬浮在热表面上。在碰撞时,动态“阻塞前沿”的传播产生了颗粒气体中的能量耗散的独特状态,其中平移动能减少超过90%。实验和相关的模拟表明,动能的初始损失服从幂律的时间,$ΔE=-Kt^{3/2}$,一种形式,可以从动力学参数预测。
2013-10-15 cond-mat.soft
Creep and fluidity of a real granular packing near jamming
研究了屈服应力下颗粒堆积中的内部动力学过程。在所有的填充分数和低至几乎为零的低施加的剪切,对数蠕变证明。在粘弹性模型的范围内引入一个内部的“流动性”变量的实验进行了分析。对于所有的实验,蠕变动力学可以被重新缩放到一个独特的曲线,显示在随机密堆积极限堵塞。在每个包装分数,应力值是显而易见的,对应于发病的内部颗粒重组,导致放缓的蠕变动力学之前,最终屈服。
2011-06-27 cond-mat.soft
Force networks and the dynamic approach to jamming in sheared granular media
发散的相关长度上的任何一方的堵塞过渡制定的流变模型的颗粒剪切流,应力通过力链网络的传播的基础上。该模型预测了三种不同的流态,其特征在于剪切速率依赖的应力张量,已在模拟和实验中观察到。分离的流动状态的边界是定量确定的和可测试的。在堵塞的颗粒固体的限制,该模型预测所观察到的异常缩放的剪切模量和屈服时的剪切应变的新关系。
2006-12-28 cond-mat.soft
Scaling properties of granular rheology near the jamming transition
研究了由无摩擦球体组成的致密颗粒材料的流变特性。结果表明,在堵塞转变点附近,剪切应力、压力和动力学温度都服从临界标度关系,该临界点被认为是一个临界点。这些标度律有一些特殊的性质,鉴于传统的临界现象,因为指数依赖于粒子间的力模型,使他们不是普遍的。它也被发现,这些标度律意味着描述增长的相关长度的指数之间的关系。
2008-11-02 cond-mat.soft
Measurement of Growing Dynamical Lengthscales and Prediction of the Jamming Transition in a Granular Material
过冷液体和致密胶体表现出被称为“空间非均匀动力学”(SHD)的异常行为,随着接近玻璃化转变,这种行为变得越来越明显。最近,SHD已被观察到在有限的颗粒填料在慢剪切下发生堵塞,支持推测,这两个过渡相关。在这里,我们报告测量SHD在空气驱动的颗粒珠的系统中,作为密度和有效温度的函数。在接近干扰时,动态逐渐变慢,空间上更加不均匀。动态的时间和长度尺度表征的非均匀性的快速增长,可以描述模式耦合理论和Vogel-Tammann-Fulcher(VTF)方程,在类似的玻璃形成液体。在VTF转变处的控制变量的值与J点一致,J点是所有运动停止时的随机紧密堆积堵塞密度,指示与零温度理想玻璃化转变的类比。我们的研究结果进一步证明了干扰概念的普遍性,并在寻求不同系统中干扰的统一理论方面迈出了重要的一步。
2010-12-21 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
Critical scaling and soft granular rheology of frictionless non-Brownian suspensions across jamming
Univ. Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Grenoble INP(格勒诺布尔国立理工学院)
通过三维模拟研究无摩擦非布朗可变形颗粒悬浮液跨堵塞转变的流变行为,开展临界标度分析证实剪切驱动堵塞为二阶临界现象,构建流态图谱并提出软颗粒流变标度关系,实现宽范围动力学与密度区间的数据塌缩与预测。
2026-09-04 cond-mat.soft
Creep motion of an intruder within a granular glass close to jamming
我们调查实验动力学的入侵者拖动一个恒定的力在组装水平振动谷物接近堵塞。在中等填充分数下,一旦施加力,入侵者就会迅速移动。高于一些阈值的填充分数,这增加了所施加的力,入侵者表现出间歇性的蠕变运动与强烈的波动,让人想起一个噼啪作响的噪声信号。这些波动的行为在一个关键的方式在干扰过渡揭示在以前的研究。过渡分离的入侵者的运动是占主导地位的局部自由体积重排的制度,其中的瞬时位移场是强烈的异质性和类似的力链模式中观察到的致密颗粒填料。
2009-06-15 cond-mat.soft
Effect of the granular material on the maximum holding force of a granular gripper
颗粒夹持器是一种利用颗粒夹持现象来夹持物体的装置。允许包含颗粒样品的膜围绕待保持的物体变形,然后使用真空将颗粒材料堵塞在膜内。这允许保持物体抵抗外力,因为通过不允许系统增加其体积来防止颗粒材料的变形。夹持器支持的最大夹持力取决于许多变量。在这项工作中,我们表明,在政权的摩擦举行(其中夹持器不与对象互锁),最大保持力不依赖于用于填充膜的颗粒材料。如果将最大夹持力与所达到的穿透深度作图,则各种颗粒材料的结果可以折叠成一条曲线。结果表明,在选择一个特定的颗粒材料的最重要的特点是它的变形能力,以确保在抓取过程的初始阶段容易流动。
2020-10-28 cond-mat.soft physics.app-ph
Shear Jamming in Granular Experiments without Basal Friction
在低于等静压堵塞密度($ϕ_c$)的条件下,剪切应变可导致摩擦颗粒系统的堵塞状态。然而,目前还不清楚摩擦力对这种所谓的剪切干扰有多大影响。在这类实验中,摩擦以两种方式出现:粒子之间的摩擦,以及粒子与其所处基础之间的摩擦。在这里,我们研究如何颗粒底部摩擦,或基础摩擦,影响剪切堵塞准二维实验。为了研究这个问题的实验,我们施加简单的剪切无序包装的光弹性磁盘。我们可以通过将颗粒浸入密度匹配的液体中来调节颗粒的基底摩擦,从而去除颗粒和基底之间的法向力,从而去除颗粒和基底之间的摩擦。我们记录了总的剪切应力,粒子运动,以及粒子的光弹性响应。我们比较干燥和浸泡样品的剪切响应,这使我们能够确定基础摩擦如何影响剪切堵塞。研究结果表明,改变基础摩擦力可以改变剪切堵塞点,但不能改变剪切堵塞的基本现象。
2014-08-08 cond-mat.soft
Critical scaling for dense granular flow between parallel plates near jamming
本研究数值考察平行板间致密颗粒材料在阻塞转变附近的外力驱动流动,基于连续介质模型预测并验证临界力与质量通量的标度律。
2024-03-01 cond-mat.soft
Flow of granular matter in a silo with multiple exit orifices: Jamming to mixing
本文研究了多出口筒仓内干颗粒物料的混合特性。在筒仓中的混合,否则由非相互作用的停滞和流动区域,被观察到显着改善时,通过特定的孔的流动是间歇性停止。通过孔口的流动的这种瞬时停止或者是手动控制的,或者是当孔口宽度小到足以引起自发堵塞和不堵塞时由系统本身选择的。我们观察到,整体的混合行为显示出系统的依赖于特定孔的关闭和打开的频率。特别是,筒仓配置采用随机堵塞和不堵塞的任何孔显示混沌混合的早期证据。当在多通道模式下操作时,该系统表现出混合颗粒的实用且有效的方式。
2014-12-17 cond-mat.soft
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
Elastogranular Mechanics: Buckling, Jamming, and Structure Formation
将细长体约束成颗粒阵列会导致几何非线性结构中的应力局部化,以及周围颗粒介质的堵塞、重新排序和垂直位错。通过改变晶粒的初始堆积密度和受限弹性体的长度,我们确定了诱导堵塞所需的临界长度,并证明了沿晶界局部化的褶皱之间的复杂耦合。以上的干扰阈值,弹性变形的特征长度的规模与力场波动传播的长度在一个堵塞的状态,这表明有序的颗粒阵列支配的细长结构的变形。然而,过度限制的弹性将诱导一种形式的应力松弛的粒状介质中的位错颗粒通过两个不同的机制,取决于几何形状的限制结构。
2017-06-23 cond-mat.soft
Jamming in Granular Polymers
我们研究的堵塞过渡在一个二维的粒状聚合物系统使用压缩模拟。堵塞密度随颗粒链长度的增加而减小,这是由于形成了环状结构,与最近的实验结果非常一致。在颗粒链和颗粒环的混合物中,堵塞密度可以进一步降低,这也是在实验中观察到的。我们发现,在颗粒状聚合物系统的干扰的性质有显着的差异,观察到的多分散的二维磁盘系统在点J的干扰行为。这一结果提供了进一步的证据,有一个以上类型的干扰过渡。
2011-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow and Jamming of Granular Suspensions in Foams
颗粒泡沫的排水研究的条件下,颗粒不被单独捕获的间隙孔隙空间的收缩。随着颗粒体积分数$ϕ_{p}$的增加,排水速度连续减小。悬浮液堵塞-因此排水停止-对于值$ϕ_{p}^{*}$,其揭示了颗粒尺寸的强烈影响。在占特定的几何形状的泡沫,我们表明,$ϕ_{p}^{*}$占不寻常的约束效应时,颗粒包装成泡沫网络。我们的模型定量的整体行为的悬浮液-从流动到堵塞-考虑明确的发散,其有效粘度在$ϕ_{p}^{*}$。在排水范围之外,预计报告的堵塞转变对与颗粒泡沫相关的所有方面(从老化到机械性能)都具有深刻的意义。
2014-01-13 cond-mat.soft
Stress relaxation for granular materials near Jamming under cyclic compression
研究了半二维颗粒材料在循环压缩下的各向同性堵塞状态。在每个压缩循环中,相同椭圆或双分散盘的系统在堵塞和未堵塞状态之间转换。我们确定的平均压力,P和结构的演变,通过连续的堵塞状态。我们观察到一个过渡点,P,在此之上,P持续许多周期;低于P,P缓慢松弛。与P相关的弛豫时间尺度随着填充分数的增加而增加,而集体粒子运动的弛豫时间尺度保持不变。由于椭圆粒子的旋转约束,椭圆的集体运动与圆盘相比受到阻碍。
2013-09-27 cond-mat.soft
Dynamic shear jamming in dense granular suspensions under extension
与干燥的颗粒物质不同,像玉米淀粉这样的致密颗粒悬浮体在水中可以强烈抵抗拉伸流动。在低延伸率下,这样的悬浮液表现得像粘性液体,但是快速延伸导致应力远远超过润滑流体动力学和毛细作用的预测的响应。为了理解这种显着的机械响应,我们实验测量的法向力所赋予的一个板上的悬浮液的大部分垂直向上移动在一个控制的速度。我们观察到,在速度阈值以上,峰值力增加了几个数量级。使用快速超声成像,我们绘制出的悬浮液内的局部速度分布,揭示了快速扩展下形成的不断增长的堵塞区域。该区域通过强烈的速度梯度与容器的刚性边界相互作用,这表明与最近提出的剪切堵塞机制有直接联系。
2016-12-09 cond-mat.soft
Spatiotemporal Chaotic unjamming and jamming in granular avalanches
我们已经研究了时空混沌动力学的unjamming和堵塞的粒子在一个玩具模型系统-一个旋转的鼓部分填充bidisperse磁盘,以创建雪崩。第一次直接测量粒子的第一李雅普诺夫矢量$δu(t)$和速度$v(t)$的大小,以深入了解它们的空间相关性$C_{δu,v}$,其在非干扰附近较强,但在干扰过渡附近较弱,与Banigan等人的最近工作一致,Nature Phys. $\bf{9}$,288,(2013). $v(t)$显示丰富的动态:对于不稳定的粒子,它呈指数增长,尽管有随机相互作用,它仍保持增长;在最大值之后,它以大的波动衰减。因此,雪崩粒子的时空混沌动力学是纠缠的,导致系统的宏观量的时间相关性。我们提出了一个简单的模型,这些意见。
2014-10-23 cond-mat.soft
Topological signatures of jamming in granular force networks via persistent homology
本研究利用持续同调分析二维颗粒材料力网络的拓扑特征,通过同调类生成元捕捉连通性变化,揭示堵塞附近的结构转变,深化对颗粒系统稳定性的理解。
2025-08-05 cond-mat.soft
The non-local repercussions of partial jamming in dense granular flows
本文建立了颗粒材料的非局部行为和流动中堵塞颗粒的瞬态集群的存在之间的联系。这些集群首先证明在模拟致密颗粒流受到平面剪切,并发现起源于多个正交剪切带的机制。一个连续的非本地模式,在形式上类似的非本地合作模式,然后推导出考虑这些集群引起的涡量的空间再分布。因此,非局域性长度尺度用簇大小表示。这种推导的纯运动学性质表明,非本地行为应预期在所有玻璃材料,无论其本地的本构关系,只要他们部分堵塞在流动过程中。
2018-08-06 cond-mat.soft
Elasticity of granular packings close to Jamming. Elasticité des empilements granulaires proche de la transition de blocage
我们实验研究的机械响应剪切的2D包装的谷物整个堵塞过渡。首先,我们开发了一个专用的实验装置,连同跟踪和光弹性技术,以准备在一个受控的方式包装和量化的应力和应变张量在晶粒尺度。其次,我们安装一个充气探头(一个2D“气球”),它剪切圆柱对称的包装。我们探测实验应力和应变的应变振幅低至$10^{-3}$和一系列的包装分数内$2\%$变化周围的干扰过渡。我们不仅观察到剪应变引起剪应力,而且还观察到正应力。此外,我们表明,剪切应力和正应力的行为与剪切应变的非线性。最后,我们通过标度分析表明,本构律控制的干扰过渡。
2015-08-11 cond-mat.soft
Studies of local jamming via penetration of a granular medium
我们提出了一系列的测量检查所需的穿透力,推动平板垂直通过一个致密的颗粒介质,特别是专注于含有介质的容器的底部边界的影响。我们的数据表明,在底部附近的穿透力的强烈影响的表面性质的底部边界,甚至许多晶粒直径以上的底部。此外,这些数据表明了穿透板通过介质与容器底部相互作用的固有长度尺度。该长度尺度对应于穿透板引起的局部堵塞的程度,其对板半径和底部边界附近的环境颗粒应力都具有平方根依赖性,但它与穿透速度和颗粒直径无关。
2004-04-26 cond-mat.soft
Absorbing-state transitions in granular materials close to jamming
我们考虑一个模型驱动的颗粒物质中,吸收状态可以达到粒子隔离和粒子笼。该模型预测了一个非平衡相图中,类似物的流体动力学和弹性可逆性出现在低和高的体积分数分别,部分分离的扩散,非吸收区域。因此,我们发现了一个单一的相边界,跨越剪切悬浮液的混沌发病屈服堵塞包装的发病。该边界具有非平衡二阶相变的性质,这使得我们可以写一个类似于Manna的平均场描述来捕获模型预测。根据接触的细节,堵塞标志着两个吸收状态之间的直接过渡,或发生在扩散区域内。
2020-01-28 cond-mat.soft
Effect of packing fraction on the jamming of granular flow through small apertures
我们通过一个拟动力学模型研究了通过小孔径的颗粒圆盘柱的流动和堵塞。我们专注于效果的颗粒组装的准备上获得的雪崩的大小。具有不同平均填充分数的填充系综通过在不同强度下敲击系统来创建。令人惊讶的是,填充分数不是沉积物堵塞给定孔的能力的良好指标。不同的平均雪崩大小获得的存款具有相同的平均包装分数,准备有非常不同的抽头强度。据推测,在颗粒柱的主体中的拱的数量和尺寸应该与系统堵塞小开口的能力相关。我们表明,这种相关性,如果存在的话,是相当差的。散装拱和堵塞拱之间的比较(即,阻挡开口的拱)揭示了孔在拱的水平跨度上施加了比开口的实际尺寸大的较低截止。这与以下事实有关:阻挡拱必须具有适当的取向,以适应位于孔的每一侧的两堆谷物之间的间隙。
2012-05-29 cond-mat.soft
Critical scaling and heterogeneous superdiffusion across the jamming/rigidity transition of a granular glass
实验研究了水平振动的双分散致密颗粒单层的动力学特性。淬火协议产生的状态与冻结结构的组件,但剩余的自由度与接触动力学控制的外观宏观刚度。我们提供了决定性的实验证据表明,这种转变是一个临界现象,越来越多的集体和异质重排发生在远小于晶粒直径的长度尺度,大概反映了接触力网络的波动。动态相关时间和长度尺度在转变两侧飙升,因为体积分数在非常小的范围内变化($δϕ/ϕ\sim 10^{-3}$)。我们的特点个别晶粒的运动,这成为超扩散的干扰过渡$ϕ_J$,信号远程的时间相关性。相应地,系统在空间中表现出长程四点动力学关联,在跃迁密度下服从临界标度。
2008-03-14 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
Shear jamming, discontinuous shear thickening, and fragile states in dry granular materials under oscillatory shear
数值研究了二维摩擦颗粒材料在振荡剪切作用下的线性响应。在零应变速率极限下的储能模量$G'$和损耗模量$G''$取决于测量前振荡剪切的初始应变幅度。剪切堵塞状态(满足$G'>0$)可以在大于临界初始应变幅度的幅度下观察到。根据初始剪切力的形式,脆性状态由液态和固态的出现来定义。在该状态下,应变振幅减小后的观测到的$G'$取决于外部剪切应变的相位。损耗模量$G''$表现出对应于脆性状态下的不连续剪切增稠的不连续跳跃。
2020-02-27 cond-mat.soft
The shape of jamming arches in two-dimensional deposits of granular materials
我们目前的实验结果上的形状的拱形,阻止二维筒仓的出口。对于一系列的出口尺寸,我们测量的一些属性的拱,如涉及的颗粒的数量,跨度,纵横比,和相互稳定的颗粒之间的角度。这些测量揭示了摩擦切向力在摩擦过程中的作用。此外,我们发现,拱往往采用的长宽比(高度和跨度的一半之间的商)接近1,这表明各向同性负载。的实验结果与数据的数值模型中形成的拱的大部分颗粒柱的比较揭示了两者的相似之处,以及一些现有的模型中的一些局限性。
2010-07-21 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
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
Rheology of sheared granular particles near jamming transition
研究了剪切颗粒材料在堵塞转变点附近的流变特性。我们数值确定的临界分数和指数的干扰过渡使用有限尺寸标度和非线性最小化方法称为Levenberg-Marquardt算法的值。指数接近我们以前的理论预测,但有一个小的差异,如果临界点是独立确定的。
2012-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming and growth of dynamical heterogeneities versus depth for granular heap flow
我们报告的颗粒动力学与深度的稳态重力驱动的流动沿两个平行的侧壁之间形成的堆的晶粒。在表面附近,流动是稳定和快速的,而在下面很远的地方没有任何流动;因此,在深度是用于设置与过渡的距离的有效控制参数的情况下,发生堵塞过渡。如前所述,沿侧壁的时间平均速度剖面随深度呈近似指数衰减。使用散斑光谱(SVS),我们发现,速度波动增长相对于平均接近干扰。引入一个基于图像的序参量和方差在其时间衰减在给定的深度,我们还表征了空间异质性的动态,并发现它增加的方法干扰。特别是,重要的时间和长度尺度的动力学异质性被发现几乎指数增长作为深度的函数。这些动态变化发生时结构没有明显的变化,并与其他地方的实验和模拟发现的行为进行比较,以测试干扰概念的普遍性。特别是,我们发现的规模的不均匀性的惯性数上升到-1/3的权力,在最近的两个模拟协议。
2010-01-21 cond-mat.soft
On the complexity/criticality of Jamming during the discharge of granular matter from a silo
本文旨在探讨最近关于筒仓卸料问题中自组织临界性、堵塞过程和逾渗理论的比较的讨论[1]。Zurin,A. Garcimartin,D. Maza,L.A.Pugnaloni,J.M.Pastor,“Jamming during the discharge of granular matter from a silo”,Phys.Rev.E 71,051303(2005)].统计阻塞筒仓调查从不同的模型:渗流,自组织临界。
2011-11-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Critical behaviors of sheared frictionless granular materials near jamming transition
数值研究了剪切密实无摩擦颗粒材料在堵塞过渡区附近的临界行为。通过广泛的分子动力学模拟,我们验证了Otsuki和Hayakawa(Prog. Theor.物理、121,647(2009))。我们还澄清了临界行为的剪切粘度和对关联函数的基础上的唯象和模拟。
2009-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Granular piston-probing in microgravity: powder compression, from densification to jamming
本文通过地面与微重力下的活塞压缩实验,发现微重力下颗粒堵塞发生在更低堆积分数,并归因于重力缺失导致颗粒重组驱动力减弱及内聚作用增强,结合微观与连续介质分析解释了该现象。
2022-10-27 cond-mat.soft
Rheology of dense granular suspensions under extensional flow
我们研究了颗粒悬浮体在各种拉伸变形和简单剪切下的数值模拟。的粘度和Trouton的比率(拉伸剪切粘度的比率)的固体体积分数$ϕ$接近零惯性的极限的函数计算。无摩擦颗粒的悬浮液遵循牛顿Trouton的比例$ϕ$一直到$ϕ_0$,一个通用的卡点,是独立的变形类型。与此相反,摩擦颗粒导致的变形类型相关的堵塞分数$ϕ_m$,这是最大的剪切流。因此,特劳顿的比率从牛顿开始,但发散为$ϕ\toϕ_m$。我们解释了这种差异,在悬浮液中的摩擦颗粒考虑在堵塞的颗粒排列。虽然无摩擦颗粒悬浮液在堵塞时具有几乎各向同性的微结构,但摩擦允许更多的各向异性接触链,这允许在较低的$ϕ$下堵塞,但引入了协议依赖性。最后,我们提供的证据表明,粘性数流变学可以从剪切延伸变形,特别是成功的崩溃无摩擦颗粒。拉伸变形是悬浮液流变学中的一个重要类别,与浆料加工、造粒和高性能材料有关。
2018-04-22 cond-mat.soft
Modeling relaxation and jamming in granular media
我们引入了一个随机微观模型来研究由物体通过颗粒介质引起的颗粒的干扰和重组。该模型再现了实验观察到的干扰力的周期性波动,并预测了可控物理参数的周期和功率谱。它还预测,雪崩的大小,定义为在一个单一的推进过程中的对象的位移颗粒的数量,遵循幂律,$P(s)\sim s^{-τ}$,其中的指数是独立的物理参数。
2000-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Force chains and networks: wet suspensions through dry granular eyes
剪切增稠悬浮液流变学的最新进展表明堵塞下的(湿)悬浮液流动与(干)颗粒物理之间存在关系。为了探索这种连接,我们模拟的接触力网络的悬浮液中的非布朗球使用离散元方法(DEM),改变颗粒摩擦系数和体积分数。我们发现,在这些悬浮液中的力网络表现出定量的相似性,在堵塞的干谷物。由于悬浮液接近堵塞点,在堵塞的外推体积分数和配位数是相似的各向同性压缩球获得的临界值。同样,在流动的悬浮液中的接触力的分布的形状是非常相似的颗粒填料中发现的,这表明潜在的改进分析平均场模型的流变学剪切增稠悬浮液。
2019-04-05 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
Jamming transition in emulsions and granular materials
本文通过分子动力学模拟研究了乳状液和颗粒物质堆积过程中的堵塞转变。乳液模型由无摩擦液滴通过非线性法向力相互作用组成,所述法向力是使用通过共聚焦显微镜获得的压缩乳液系统的实验数据获得的。颗粒材料采用具有库仑摩擦的Hertz-Mindlin变形球形颗粒模型。在这两种情况下,我们发现幂律缩放的压力和多余的接触数的消失,系统接近从高体积分数的干扰过渡。我们发现,在制备过程中的压缩率参数化的建设历史有很强的颗粒材料的微观力学性能的影响,但不对乳液。这导致颗粒系统堵塞在不同的体积分数取决于历史。在乳状液和颗粒状材料中,在缓慢压缩速率和无限摩擦下,在接近堵塞转变的填料中发现了等静压性。颗粒间力的不均匀性随着填充物接近干扰转变而增加,这通过力分布的指数尾和测量力的空间局部化的参与数的小值来证明。然而,在结构特性中没有观察到干扰转变的特征,如径向分布函数和接触分布。
2005-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming transition in a two-dimensional open granular pile with rolling resistance
本文采用分子动力学方法研究了二维开放边界颗粒堆的堵塞/解除堵塞转变。颗粒由粘弹性力、库仑摩擦力和滚动阻力来模拟。两个模型的滚动阻力相互作用进行了评估:一个认为是一个恒定的滚动摩擦系数,另一个应变依赖系数。所述堆在有限尺寸的基底上生长,并且随后通过在基底的中心处开口的孔口排出。改变孔口宽度,并采取的最终高度的桩后的排放作为序参量,可以设计一个过渡,从堵塞制度(当颗粒流量总是被堵塞的拱)的灾难性的制度,其中桩是完全摧毁的雪崩一样大的系统的大小。一个有限尺寸的分析表明,有一个有限的孔口宽度与阈值的非堵塞过渡,无论用于微观相互作用的模型。如所预期的,当考虑滚动阻力时,该阈值宽度的值增加,并且其取决于用于滚动摩擦的模型。
2014-12-18 cond-mat.soft
Elementary Excitation Modes in a Granular Glass above Jamming
在堵塞,玻璃状区域的颗粒状介质的动态描述的“模式”,通过应用主成分分析(PCA)的协方差矩阵的单个颗粒的位置。我们首先证明,这种描述是合理的,并给出合理的结果,在一个政权的时间/密度,使一个亚稳态可以观察到足够长的时间尺度上定义的参考配置。对于足够小的时间/系统大小,或在足够高的包装分数,协方差矩阵的频谱特性揭示了大的,集体波动模式,不能解释的随机矩阵基准,这些相关性被丢弃。然后,我们提出了第一次尝试找到一个链接的协方差矩阵的最软模式在一定的“安静”的时间间隔和空间结构的重排事件,结束这一安静的时期。在这些裂纹的运动确实是很好地解释了软模式的动态裂纹前,但之前的“安静”时期的裂纹数量大大减少时,系统unjams,质疑的相关性的描述模式接近堵塞过渡,至少对于摩擦颗粒。
2010-03-07 cond-mat.soft
A Comprehensive Dataset of Grains for Granular Jamming in Soft Robotics: Grip Strength and Shock Absorption
CSIRO(联邦科学与工业研究组织);University of Queensland(昆士兰大学);Queensland University of Technology(昆士兰科技大学);University of Melbourne(墨尔本大学)
我们测试了颗粒干扰机器人组件中各种颗粒材料的抓地力和减震性能。颗粒材料包括一系列天然的、制造的和3D打印的材料,包括各种形状、尺寸和肖氏硬度。两个主要的实验被认为是,都代表令人信服的软机器人颗粒干扰的用例。第一个实验测量抓握力(以牛顿为单位测量的保持力),当我们用选定的颗粒类型填充乳胶气球并将其用作颗粒堵塞夹持器来拾取一系列测试对象时。第二个实验测量由惯性测量单元记录的减震性能,该惯性测量单元悬挂在颗粒材料的封套中并从设定的高度落下。我们的研究结果突出了一系列形状,尺寸和柔软度的影响,包括颗粒变形性是抓握强度的关键决定因素,有趣的是,3D打印颗粒中较大的颗粒尺寸可以产生更好的减震材料。
2022-12-13 cond-mat.soft cs.RO
Critical scaling in linear response of frictionless granular packings near jamming
通过分析无摩擦颗粒介质的线性响应,研究了无摩擦颗粒介质在阻塞转捩以上的标度行为的起源。对局部强迫的响应是非自平均的,并且在干扰过渡处发散的长度尺度上波动。在干扰转捩附近,对全球强迫的响应变得越来越非仿射。这是由于接近的软盘模式,其影响,我们的特点是局部线性响应。我们发现,当地的响应也支配的弹性常数和接触数的异常标度。
2006-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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