Mixing and segregation rates in sheared granular materials
颗粒材料的尺寸偏析，俗称为巴西坚果效应的过程，通常被认为颗粒的尺寸差异越大，进行得越快。我们的实验研究剪切双分散颗粒材料作为两个物种的尺寸比的函数，并发现在低围压下的混合速率的行为，如预期的基于双分散的参数。然而，我们也观察到一个异常的效果，重新偏析率，其中不同和相似的大小的颗粒偏析比中间的颗粒尺寸比更慢。结合这一事实，即增加围压显着抑制不同尺寸的颗粒的混合和分离率，我们提出的异常行为可能是由于一个物种依赖的系统内的力的分布。
2009-06-17 cond-mat.soft
Spontaneous development of 3-D structure in sheared granular flows
剪切颗粒流体的计算机模拟，建模为非弹性硬球，显示出一个独特的三维不稳定性的迹象。在稳定状态下，使用Lees-Edwards边界条件建立具有剪切速率$a$的线速度分布$v_{x}=ay$。在不稳定区域中，速度剖面需要依赖于边长为$L$的立方盒子中的$v_{x}=ay+sin(2πz/L)$形式的第三维。对线性化的纳维-斯托克斯方程的分析表明了不稳定性的存在，并给出了临界波矢的一个简单表达式，该表达式与模拟结果定量一致，表明不稳定性在低密度下持续存在。
2004-03-22 cond-mat.soft
Impact of friction and grain shape on the morphology of sheared granular media
本研究通过模拟或分析非球形颗粒在剪切下的行为，揭示摩擦、长径比和初始堆积如何共同决定稳态排列、密度以及剪切带内自发堆起或凹陷的形成。
2025-02-19 cond-mat.soft
Edwards thermodynamic framework controls density segregation in cyclically sheared granular materials
该研究通过X射线断层扫描实验探究准静态循环剪切下不同密度颗粒的偏析现象，基于Edwards统计系综的有效颗粒热力学框架可解释该偏析行为，且偏析温度与Edwards致密化温度在误差范围内一致。
2024-07-15 cond-mat.soft
Quantitative test of the time dependent Gintzburg-Landau equation for sheared granular flow in two dimension
Faculty of Engineering Technology, University of Twente（特文特大学工程技术学院）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文通过对比离散元方法结果，验证了在Lees-Edwards边界条件下，颗粒流平面剪切流中时间依赖的Ginzburg-Landau方程在面积分数和速度场的时间演化上的定量一致性，并在颗粒温度上找到定性一致性。
2012-11-20 cond-mat.soft
Energy dissipation of a sphere rolling up a granular slope: slip and deformation of granular surface
本文通过实验研究球体滚上颗粒斜坡时的滑移与沟槽形成，发现贯入深度仅由密度比标度，并据此定量预测球体运动及卡滞行为。
2023-12-05 cond-mat.soft
Particle dynamics and effective temperature of jammed granular matter in a slowly sheared 3D Couette cell
我们报告的粒子动力学的实验测量缓慢剪切颗粒物质在三维（3D）库埃特细胞。一个紧密堆积的透明球形珠子的集合被外部压力限制，并填充有流体以匹配珠子的密度和折射率。这使我们能够跟踪嵌入系统中的示踪粒子，并获得作为时间函数的三维轨迹。我们研究的PDF的垂直和径向位移，发现高斯和指数分布，分别。对于慢剪切速率，在所有三个方向上的均方波动被发现是只依赖于库埃特细胞的角位移。示踪剂颗粒的扩散率和迁移率都与剪切速率成正比，从而产生恒定的有效温度，这是堵塞系统的特征。
2008-06-30 cond-mat.soft
Long-range correlation in sheared granular fluids
从理论上研究了三维稀颗粒流体中动量密度的空间关联函数。通过解析计算和数值模拟验证了长程相关的存在。
2008-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Granular packings with sliding, rolling and twisting friction
直觉告诉我们，由于摩擦和其他耗散相互作用的存在，滚动或旋转的球体最终会停止。阻止球体的滚动和旋转/扭转扭矩的阻力也通过增加对运动自由度的约束的数量来改变摩擦球体的颗粒堆积的微观结构。我们进行离散元建模模拟，以构建球体填料实施一系列的摩擦约束下的压力控制协议。当颗粒经历高的滑动、滚动和扭转阻力时，可分别在低至0.53和2.5的体积分数和平均配位数下实现机械稳定的填料。只有当颗粒模型包括滚动和扭转摩擦时，才能重现实验体积分数。
2020-07-21 cond-mat.soft
Liquid migration in sheared unsaturated granular media
我们展示了如何使用毛细桥的颗粒尺度模型在剪切不饱和颗粒介质中的液体迁移。在单个毛细管桥破裂后，液体被重新分配到相邻的触点，从而导致大规模的液体重新分配。液体剖面的演变与最近发展的剪切带中液体迁移的连续描述相吻合。研究了与液体运移有关的速度剖面以及干、湿颗粒介质的密度剖面。
2012-06-25 cond-mat.soft physics.comp-ph
Spatial correlations in sheared isothermal liquids : From elastic particles to granular particles
对剪切等温弹性液体和颗粒液体的空间关联进行了理论研究。利用广义脉动流体力学，得到了微观尺度和宏观尺度下的关联函数。证实了服从幂律的长程关联函数的存在。通过分子动力学模拟验证了理论预测的正确性。
2008-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium liquid theory for sheared granular liquids
本文从SLLOD Liouville方程出发，发展了均匀剪切颗粒液体的非平衡液体理论。我们导出了一个广义的Green-Kubo公式，并证明了该公式基本上与初始条件的选择无关。
2010-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
A Simple Model for Sheared Granular Layers
我们唯象地研究剪切颗粒层的粘滑运动。我们的现象学是在应力链崩溃引发的流化区成核和生长的背景下构建的。在此基础上，引入流化度，给出了一个简单的摩擦模型。结果表明，该模型能较好地再现Nasuno {\it et al.}（Phys.Rev.E {\bf 58}，2161（1998）），在定量上具有良好的一致性。
2004-03-20 cond-mat.other cond-mat.soft
Characterization of a Freezing/Melting Transition in a Vibrated and Sheared Granular Medium
我们描述了实验单分散球形颗粒在一个环形细胞的几何形状，振动从下面和剪切从上面。该系统显示出凝固/熔化转变，使得在充分振动下观察到结晶状态，其可以通过足够的剪切熔化。我们表征这两种状态之间的滞后过渡，并观察功能让人想起一个干扰过渡和临界现象。
2005-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fine particle percolation in a sheared granular bed
本研究通过离散元法模拟探究剪切颗粒床中细颗粒渗流速度随剪切速率、粒径比的变化规律，明确了自由筛选阈值上下不同的渗流速度演化机制及细颗粒激发的抑制作用。
2023-10-08 cond-mat.soft
Effects of grain shape on packing and dilatancy of sheared granular materials
暴露于剪切的颗粒材料显示出各种独特的现象：雷诺数，位置顺序和取向顺序的影响可能会在剪切区竞争。我们研究了由宏观扁长形，扁圆形和球形颗粒组成的颗粒填料，并比较了它们的行为。利用X射线层析成像技术确定了圆柱形剖分底部剪切室内颗粒的位置和取向。填充密度和剪切区中的单个颗粒的安排进行了评价。对于不等轴粒子，我们观察到两个相反的效果的竞争。一方面，被剪切的粒子被扩张，但另一方面，粒子相对于流线重新定向和排列。尽管对齐的圆柱体原则上可以实现更高的填充密度，但这种对齐仅部分地补偿了不均匀性的影响。复杂的重排导致在良好取向区域上方的表面凹陷，而邻近部分仍然显示出以堆形式的膨胀效应。对于具有各向同性形状的颗粒，表面保持相当平坦。完美的单分散球结晶在剪切区，从而位置顺序部分过度补偿的双折射效应。然而，已经与理想的单分散球体形状的轻微偏差抑制结晶。
2014-06-05 cond-mat.soft
Community detection forecasts material failure in a sheared granular material
本文将受剪光弹颗粒的接触力建模为多层网络，利用 GenLouvin 社区检测发现临近失效时社区结构波动性增强，从而比仅观察力更早预测材料失效。
2023-07-14 cond-mat.soft
Reynolds Pressure and Relaxation in a Sheared Granular System
我们描述的实验，探测剪切堵塞状态的演变，发生包装分数$ϕ_S \leq ϕ\leq ϕ_J$，摩擦颗粒盘，其中以上$ϕ_J$有没有无应力静态。我们使用了一种新型的剪切装置，避免了形成不均匀的剪切带。这个固定的$ϕ$系统表现出剪切应变$γ$和压力$P$之间的耦合，我们用“雷诺压力”和“雷诺系数”$R(ϕ) = (\partial ^2 P/\partial γ^2)/2$表征。$R$仅依赖于$ϕ$，并发散为$R \sim (ϕ_c - ϕ)^α$，其中$ϕ_c \simeq ϕ_J$和$α\simeq -3.3$。在循环剪切下，该系统的演化动力学缓慢的极限环动力学，我们在周期$n$：$ΔP \simeq -β\ln(n/n_0)$的压力松弛方面的特点。$β$仅依赖于剪切周期振幅，这表明$β$起着类似温度作用的激活过程。
2013-01-10 cond-mat.soft
X-ray tomography investigation of cyclically sheared granular materials
利用X射线层析成像和剪切力测量相结合的方法，对具有高瞬态行为的循环剪切颗粒系统进行了研究，得到了剪切循环过程中微观结构和宏观剪切力的演化规律.我们从微观过程解释了系统的宏观行为，包括粒子级结构重排和摩擦接触变化。具体而言，我们展示了如何接触摩擦可以诱导大的结构波动，并导致显着的剪切阻尼效应的颗粒材料，我们还构建了一个经验的宏观剪切力的本构关系。
2020-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Brownian forces in sheared granular matter
我们提出的结果从一系列的实验上的颗粒介质剪切的Couette几何形状，并表明，他们的统计特性可以计算在定量的方式从一组力作用在系统中执行布朗运动的假设。同样的假设已经成功地用于描述其他现象，例如铁磁体中的巴克豪森效应，因此该方案表明自己是更广泛的驱动不稳定性的更一般描述。
2006-02-23 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
Onset and cessation of motion in hydrodynamically sheared granular beds
我们进行了分子动力学模拟的颗粒床驱动的模型流体动力学剪切流，以阐明一般颗粒尺度的机制，确定泥沙输运的开始和停止。通过改变希尔兹数（在床的顶部的无量纲剪切应力）和颗粒雷诺数（颗粒惯性粘性阻尼的比率），我们探讨了流体流速，颗粒惯性和流体粘度的变化如何影响床运动的开始和停止。对于低到中等颗粒雷诺数，临界边界分离的移动和静态。当从上面和下面接近这个边界时，这些状态之间的过渡时间会有所不同。在高颗粒雷诺数下，惯性效应占主导地位，并且颗粒运动可以维持在远低于发生静态床移动的流速下。我们还发现，床运动的发病（低和高颗粒雷诺数）描述的威布尔最弱环节的统计，因此是至关重要的依赖于颗粒床的填充结构，甚至深的表面下。
2015-10-06 cond-mat.soft
Stochastic methods for slip prediction in a sheared granular system
本研究通过离散元模拟和随机状态空间模型，发现颗粒间力网络的全局变化超过临界值会触发剪切颗粒系统的滑移事件，且基于力的度量比壁运动度量能更早预测滑移。
2022-10-20 cond-mat.soft
Particle dynamics in sheared granular matter
实验测定了库埃特几何中颗粒物质的颗粒动力学和剪切力。归一化的切向速度$V(y)$随着与移动壁的距离$y$而强烈下降，与剪切速率和剪切动力学无关。局部RMS速度波动$δV(y)$与局部速度梯度成$0.4 \pm 0.05$的幂。这些结果同意一个局部牛顿，连续介质模型，其中的颗粒介质被假定为表现为一个局部温度$δV(y)^2$和密度依赖粘度的液体。
2000-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle scale anisotropy controls bulk properties in sheared granular materials
本研究在准二维环形小室中对剪切光弹性颗粒系统进行实验，测量颗粒尺度的接触与力矢量，验证了SFF关系能定量预测颗粒尺度各向异性与宏观摩擦及应力张量间的关系。
2024-09-23 cond-mat.soft
The Interplay Between Forces, Particle Rearrangements, and Macroscopic Stress Fluctuations in Sheared 2D Granular Media
本研究通过二维颗粒介质剪切模拟，发现非仿射运动簇与力降区域重合，且簇内最大非仿射运动与宏观应力波动强相关，表明塑性事件应为区域性而非点状，对弹塑性模型有启示。
2025-05-23 cond-mat.soft
Subdiffusion and cage effect in a sheared granular material
实验研究了二维双分散干颗粒材料在准静态循环剪切下的扩散性质，并将这些性质与硬球系统和Lenard-Jones液体的计算机模拟结果以及玻璃化转变附近的胶体系统的实验结果进行了比较，结果表明颗粒材料的行为与这些系统具有很强的相似性。更具体地说，我们详细研究了笼动力学负责的次扩散在缓慢的松弛制度，并获得相关的时间和长度尺度的值。
2004-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Depth and slip ratio dependencies of friction for a sphere rolling on a granular slope
The University of Osaka（大阪大学）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究通过实验揭示了球体在颗粒斜坡滚动时，摩擦力与下沉深度和滑动比的依赖关系，发现有效摩擦系数随斜坡角度和滑动比变化而变化。
2026-03-11 cond-mat.soft
Criticality and Scaling Relations in a Sheared Granular Material
研究了剪切作用下致密颗粒材料的流变特性。通过对等体积系统的数值实验，我们发现了一个临界体积分数，在该临界体积分数下，剪切应力和压力都是剪切应变率的幂律函数。我们还提出了一个简单的缩放参数，确定幂律指数。利用这些结果，我们解释了在恒压下的系统中观察到的幂律行为。
2006-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Homogeneous crystallization in cyclically sheared frictionless grains
过去半个世纪的许多实验表明，对于一系列协议，颗粒材料在压力和重复的小扰动下压实。最近对循环剪切球形颗粒的实验显示出通过均匀结晶的显著压实（Rietz等人，2018年）。在这里，我们提出了数值模拟的无摩擦，纯排斥球进行循环简单剪切耗散牛顿动力学在固定的垂直载荷。我们表明，足够小的应变振幅，循环剪切引起均匀结晶的体积分数$ϕ= 0.646 \pm 0.001$。这一结果表明，无论是摩擦力还是重力都不是驱动颗粒介质中均匀结晶所必需的。
2020-08-05 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
Earthquake behaviour and large-event predictability in a sheared granular stick-slip system
我们提出了一项物理实验的结果，该实验表明剪切颗粒介质的行为与地震活动类似。该装置由一个在颗粒介质上以粘滑方式旋转的环形板组成。我们以前的观测包括一个有界的临界状态，事件能量的幂律分布符合古腾堡-里克特定律，在这里，我们还揭示了阶梯地震活动，集群，前震，余震和地震平静。亚临界和超临界制度也被我们观察到取决于系统配置。我们研究大事件的可预测性。利用“冲击”事件之间的静止作为报警条件，发现在亚临界、临界和超临界状态下，大事件分别是不可预测的、边缘可预测的和高度可预测的。
2002-11-13 cond-mat.soft physics.geo-ph
Mpemba effect in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了速度依赖性恢复系数的稀疏剪切颗粒气体中的Mpemba效应，通过基于Grad的矩方法的动能理论分析了剪切速率突然变化后的弛豫动力学，发现初始温度较高但起始状态为各向同性的系统比起始处于剪切稳态的系统弛豫更快，展示了温度演变中的明显Mpemba效应，并进一步展示了粘度Mpemba效应，通过弛豫曲线的交叉现象，多交叉现象由恢复系数的速度依赖性引入的额外内在时间尺度导致，为驱动颗粒气体中的多重Mpemba效应提供了最小的动能机制。
2026-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Morphology-resolved stress contributions in sheared wet granular materials
Laboratoire NAVIER, Université Gustave Eiffel, ENPC, Institut Polytechnique de Paris, CNRS（纳维耶实验室，巴黎高科桥梁大学，国立路桥学院，巴黎理工学院，法国国家科学研究中心）
研究通过三维X射线微断层扫描与流变测量，解析湿颗粒材料中毛细应力的分布，发现剪切局部化主导液相再分布，简单双粒桥主导等向性毛细压力，建立形态解析与宏观流变的预测联系。
2026-05-12 cond-mat.soft
Discontinuous change of viscosity in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了具有速度依赖恢复系数的颗粒气体在剪切下的流变学，通过动力学理论推导出剪切粘度，并发现其在剪切速率下呈现S型依赖关系，从而在低剪切和高剪切区域之间出现粘度不连续变化，且均遵循Bagnold型标度。
2026-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation in sheared granular matter
本文介绍了一个宏观颗粒球堆积结晶的实验。该系统通常被认为是热驱动原子或胶体系统的模型。循环剪切摩擦球堆积，我们观察到一个一级相变从无序到有序状态。有序状态由与无定形体共存的混合FCC和HCP对称性的微晶组成。由均质成核引发的转变克服了64.5%体积分数的障碍。成核主要由小核的溶解和核的生长组成，核的生长已经达到约10个球的临界尺寸。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universality of shear-banding instability and crystallization in sheared granular fluid
本文利用Navier-Stokes本构模型的几种情况重新讨论了颗粒材料均匀剪切流动的线性稳定性分析，在本构模型中，我们引入了压力和热导率的整体状态方程（其精确到最大堆积密度$ν_{m}$），并且允许剪切粘度在密度$ν_μ$下发散（$< ν_{m}$），所有其他输运系数在$ν_{m}$处发散。它示出的剪切带不稳定性的出现（沿流向方向的扰动没有变化），导致剪切带形成沿梯度方向，关键取决于本构模型的选择。在只考虑碰撞输运机制的稠密本构模型框架下，指出在较低密度或较强粘性散度下，精确的压力或粘性散度全局状态方程（其它输运系数由在$ν_m$处发散的相应Enskog值给出）可引起剪切带不稳定性，即使原始的致密Enskog模型对于这种剪切带不稳定性是稳定的。对于任何本构模型，这种剪切带的不稳定性的发病是绑在一个{ \it通用}标准的本构关系的粘度和压力，剪切颗粒流的发展朝着一个较低的“动态”摩擦的状态，导致剪切诱导带的形成，因为它不能维持增加的动态摩擦与密度增加留在均匀的状态。在许多复杂的流体中，剪切带的形成也是由一个类似的低粘度或低粘性耗散的判据引起的。
2008-11-15 cond-mat.soft
Chapman-Enskog expansion about nonequilibrium states: the sheared granular fluid
求解动力学方程（例如玻尔兹曼方程）的Chapman-Enskog方法基于流体动力学场与均匀参考状态（例如，局部均衡）。本文提出了该方法的扩展，以便允许对远离平衡参考态的\emph{arbitrary}进行扩展。主要结果是一组流体动力学方程，用于研究从任意参考状态的变化，不同于通常的Navier-Stokes流体动力学，不以任何方式限制参考状态。该方法说明了剪切颗粒气体，不能使用通常的Navier-Stokes流体力学研究的应用程序。
2005-11-06 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
Soft Granular Particles Sheared at a Controlled Volume: Rate-dependent dynamics and the solid-fluid transition
我们研究的响应流体浸没的软水凝胶球，在受控的体积分数下剪切。滑动的、可变形的颗粒以及密度匹配的组织间液被夹在两个相对的粗糙锥体之间，允许研究颗粒悬浮液堵塞上方和下方的宽范围的体积分数$ϕ$。我们利用剪切的突然停止，伴随着折射匹配的内部成像，以补充传统的流动曲线测量。在足够高的体积分数下，在剪切速率的变化下，颗粒在终止后的沉降表现出连续而明显的过渡。这种变化抵消了停止之前流动状态的质的差异：紧密堆积的网络的准静态屈服，而不是由间隙液介导的颗粒的快速滑动，间隙液的动力学取决于驱动速率。此外，我们确定的固体-流体的过渡使用两个独立的方法：外推的应力残余和估计屈服应力从高值的$ϕ$，和颗粒的沉降后剪切cessations作为$ϕ$跨越过渡。我们还验证了幂律值的特征应力与干扰$ϕ- ϕ_c$的距离，与指数接近2。这些结果表明，软颗粒的动力学背后的松弛时间尺度众多，并引发了问题，我们如何扩展现有的范式上的密集包装系统的流动时，积极参与的柔软性。
2020-06-13 cond-mat.soft
Rheological effects in the linear response and spontaneous fluctuations of a sheared granular gas
研究了定常均匀剪切流状态下稀颗粒气体温度均匀小扰动的衰减。利用基于非弹性Boltzmann方程的动力学理论，导出了微扰衰减的封闭方程。该方程包含了含时剪切流状态下气体的广义剪切粘度，因此预测了准弹性限度以外的流变效应。将理论计算结果与分子动力学模拟结果进行了比较，两者吻合较好。此外，昂萨格假设的回归波动是履行。
2012-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasto-frictional reduced model of a cyclically sheared container filled with particles
本研究通过DEM模拟循环剪切下的颗粒介质，构建类Dahl弹摩擦约化模型，揭示其力学响应的控制参数与最优阻尼特性，可在宽工况下可靠描述颗粒层非线性响应。
2025-10-06 cond-mat.soft
Athermal analogue of sheared dense Brownian suspensions
在低剪切速率牛顿体系之外，数值研究了硬球的稠密布朗悬浮液的流变学。我们分析了这些悬浮液的非热模拟，与一个有效的对数排斥势代表的振动熵力。我们发现，这两个系统呈现相同的流变学，没有可调参数。此外，所有的流变响应显示出类似的Herschel-Bulkley关系一旦剪切应力和剪切速率分别由特征应力尺度和微观重组时间尺度，两者都与正常围压。这种压力控制的方法，最初开发的颗粒流，揭示了一个惊人的胶体玻璃化转变和颗粒堵塞之间的物理类比。
2015-06-30 cond-mat.soft
Effect of boundary vibration on the frictional behavior of a dense sheared granular layer
我们报告的三维离散元方法（DEM）模拟的结果，旨在调查的作用，边界振动诱导剪切颗粒层的摩擦弱化。我们研究的作用，不同的振动振幅施加在不同的剪切应力水平，在粘滑制度和稳定滑动制度的颗粒层。结果报告的摩擦下降和动能释放与摩擦弱化事件。我们发现，较大的振动振幅诱导较大的摩擦弱化事件。结果表明，一个阈值以下，没有诱导摩擦弱化发生的证据。摩擦滴的大小被发现是依赖于在振动时的剪切应力。一个显着的增加之间的比例的滑动接触的数量在颗粒层中的粘附接触的数量观察到大的振动振幅。这些振动诱导的接触重排增强颗粒移动并诱导摩擦下降和动能释放。这一观察结果提供了一些洞察力的颗粒尺度机制的摩擦削弱边界振动在一个致密的剪切颗粒层。除了描述振动诱发剪切弱化的基本物理特性外，我们还试图了解断层在地震波作用下是如何破坏的。这是众所周知的动态地震触发现象。我们相信，颗粒物理学是理解这一点的关键。
2014-01-24 cond-mat.soft physics.geo-ph
Convective Flows in Sheared Packings of Spherical Particles
Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究院）；Heinrich Heine Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Saarland University（萨尔兰大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；University of Northern Iowa（北爱荷华大学）
研究揭示了在球形颗粒堆中剪切应力下持续对流现象，发现系统几何形状对二次流动形成至关重要，可能对地质和工业应用有影响。
2025-12-24 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
A direct link between active matter and sheared granular systems
近年来，人们注意到致密活性物质和剪切非晶态固体在机械性能上的相似性，但没有对潜在的机理进行严格的研究。我们开发了一个平均场模型，预测它们的临界行为在无限维中应该是等效的，直到一个重新缩放因子，该因子取决于所施加的场的相关长度。我们测试这些预测在二维使用一个新的数值协议，称为“非热准静态随机位移”，并发现这些平均场的预测是令人惊讶的准确在低维。我们确定了一个一般类的扰动，顺利插入之间的不相关的本地化的力量，发生在高持久性的限制密集的活性物质，和系统跨越相关的位移下发生的剪切。这些结果提出了一个通用的框架，预测流动，变形和失效的活性和剪切无序材料。
2021-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Localization and instability in sheared granular materials: Role of friction and vibration
剪切带和粘滑不稳定性在剪切颗粒材料中已被长期观察到。然而，它们的微观基础，相互依存关系和不同的负载条件下的可变性还没有得到充分的探讨。在这里，我们使用一个非平衡态热力学模型，剪切转换区理论，研究动态的应变局部化及其连接剪切，干燥，粒状材料的滑动稳定性。我们考虑摩擦和无摩擦颗粒以及声振动的存在和不存在。我们的研究结果表明，在低和中等应变率，持久的剪切带的发展只有在没有振动。在这些速率下，振动倾向于破坏颗粒网络并使滑移去局部化。粘滑现象只发生在摩擦颗粒上，且仅限于剪切带内。在高应变率下，粘滑消失，不同的系统表现出相似的应力-滑移响应。改变振动强度、持续时间或应用时间会改变系统响应，并可能导致长期的流变变化。我们分析这些观察结果之间的可能的过渡率加强和速率减弱的反应之间的竞争促进剪切诱导的膨胀和振动诱导的压实。我们讨论了我们的结果的影响，在断层泥填充带的动态触发，平静和强度演化。
2017-01-14 cond-mat.soft physics.geo-ph
Flow, Ordering and Jamming of Sheared Granular Suspensions
采用定体积分子动力学模拟研究了颗粒悬浮体在恒定剪切力作用下的流变特性。我们推导出系统的“流程图”中的体积分数/应力平面$(ϕ,F)$：在低$ϕ$的流动是无序的，与粘度服从Bagnold样的缩放只有在小$F$和发散的堵塞点接近，如果剪切应力是足够强，在较高的$ϕ$有序的流动状态被发现，有序/无序过渡的粘度急剧下降的标志。一个广泛的干扰区域也观察到，在类比与热系统的玻璃态区域，缓慢的动力学随后动力学逮捕时发生的有序过渡被阻止。
2008-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective temperature of active fluids and sheared granular matter
由自推进粒子的内部活动驱动的活性流体内的动力学是非平衡物理学中深入研究的主题。这些系统已被探索使用模拟，其中被动示踪剂粒子的运动如下。类似的研究已经进行了被动颗粒物质，这是由剪切其边界驱动。在这两种类型的系统的非平衡运动已被量化，通过定义一组“有效温度”，使用示踪粒子动能和波动耗散关系。我们证明，这些有效的温度提取的多体模拟拟合的解析表达式，得到一个单一的活性粒子内的粘弹性流体。这一结果提供了可检验的预测，并提出了一个统一的描述内的动态主动系统。
2018-03-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
