Influence of the Long-Range Forces in Non-Gaussian Random-Packing Dynamics
在本文中，我们进行分子动力学（MD）模拟研究的随机堆积的球具有不同的粒径分布。特别地，我们通过Lévy分布来处理非高斯分布。初始位置，以及5000个非重叠粒子的半径，被分配在一个封闭的矩形框内。之后，允许系统在重力作用下朝向箱的底部沉降。在模拟中考虑了每个粒子的平移和旋转运动。为了处理相互作用的粒子，我们同时考虑了接触力和长程cohesion内聚力。法向粘弹性力根据非线性赫兹模型计算，而切向力通过精确的非线性弹簧模型计算。假设一个分子的方法，我们帐户的长程cohesion内聚力使用Lennard-Jones（LJ）的潜力。包装过程进行了研究，假设不同的长程相互作用强度。
2019-08-14 cond-mat.soft physics.comp-ph
Contact angle entropy and macroscopic friction in non-cohesive two dimensional granular packings
本研究通过二维分子动力学模拟，发现非粘性颗粒堆积的宏观摩擦可由接触角熵描述，且极限循环下摩擦对多分散性不敏感。
2017-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cohesion-induced hysteresis and breakdown of marginal stability in jammed granular materials
Institute of Science and Engineering, Shimane University（岛根大学理工学研究科）；Department of Applied Physics, Tokyo University of Science（东京理科大学应用物理系）；Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）
研究黏性颗粒材料在压缩和卸载时剪切模量的滞后效应及临界稳定性破坏，揭示压力非唯一状态变量及黏性相互作用对稳定性的影响。
2026-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A cohesive granular material with tunable elasticity
通过将玻璃珠与可固化聚合物混合，我们创建了一种定义明确的粘性颗粒介质，通过固化并因此具有弹性的毛细管桥保持在一起。该材料具有类似于珠粒的湿堆积的几何形状，但是具有对将颗粒保持在一起的键的弹性的额外控制。我们表明，它的机械响应可以通过调整桥的大小和刚度，以及颗粒的大小在几个数量级上变化。我们还研究了其无侧限单轴压缩下的破坏机制结合原位x射线显微层析成像。我们表明，一个广泛的线弹性制度结束在一个极限应变约8%，无论团聚体的刚度，这对应于剪切破坏的开始。微调这种简单材料的刚度、尺寸和形状的可能性使其成为研究多孔岩石破裂、地震学或粘性多孔介质中的根生长等问题的理想模型系统。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From liquid to solid bonding in cohesive granular media
本文研究了颗粒填料在干燥过程中从液态粘结到固态粘结的转变。颗粒最初被液体盐水润湿，并且通过毛细力确保填料的凝聚力，但溶质的结晶将液体键转变为部分粘合的键。通过以规律的时间间隔测量样品的抗压强度，实验证明了这种转变。实验结果表明：1）在达到临界饱和度之前，没有固体键形成，粘聚力几乎保持不变：2）胶结作用开始于表面，前缘向样品中心扩展，粘聚力呈非线性增加; 3）当胶结前锋到达试样中心时，所有胶结物都部分胶结，但由于胶结物的固结，粘聚力迅速增加。我们引入了一个模型的基础上的参数凝聚力法在债券和债券结晶参数。该模型正确地预测了相变以及微观和宏观凝聚力之间的关系。
2010-02-26 cond-mat.soft
Models for Metal Hydride Particle Shape, Packing, and Heat Transfer
提出了一种金属氢化物粉末热传导的多物理场模拟方法，包括颗粒形状分布、尺寸分布、颗粒堆积结构和有效导热系数。提出了一种统计几何模型，该模型复制了循环氢化物爆裂实验观察到的颗粒尺寸和形状分布的特征。通过基于能量的结构优化方法模拟了这些颗粒的样本集的准静态致密堆积。这些颗粒堵塞（即，固化），密度（固体体积分数）为0.665+/-0.015 -高于先前的实验估计。有效导热系数的堵塞系统进行了模拟，发现遵循颗粒有效介质理论预测的行为。最后，提出了一种理论，根据最近的实验观察堵塞的细粉包装的双孔粘性粉末的属性，本系统。这个理论产生定量的实验协议与各种成分的金属氢化物粉末。
2012-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultraslow settling kinetics of frictional cohesive powders
本研究通过离散元模拟发现摩擦粘性粉体沉降具有强历史依赖的慢动力学，提出逆对数速率定律和自由空隙体积理论，解释其由结构空隙稳定主导的超慢沉降机制。
2022-12-09 cond-mat.soft
Experiments on Settling of Granular and Cohesive Material in Low Gravity
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
通过落塔实验模拟不同低重力条件，研究三种颗粒样品的沉降行为，发现体积增大、堆积密度降低，且细颗粒对重力变化最敏感，表明体积变化不仅取决于粒径还与粗糙度和均匀性有关。
2026-05-28 astro-ph.EP astro-ph.IM cond-mat.soft
Measuring and upscaling micromechanical interactions in a cohesive granular material
无序非均匀介质的力学性质一般取决于多个长度尺度之间的复杂相互作用。因此，在这种材料中，将局部相互作用与宏观可观测量（如刚度或断裂）联系起来是一个挑战。在这里，我们研究了由软聚合物桥连在一起的玻璃珠组成的粘性颗粒材料的性质。我们使用基于柔性微量移液器偏转的装置，研究了单桥在牵引和剪切作用下的机械响应。这些测量，以及来自颗粒填料的X射线显微照片的信息，然后通知大规模离散元模型（DEM）模拟。虽然简单，但这些模拟在各个方面都受到经验测量的约束，并准确预测骨料的机械响应，包括其压缩失效的细节，以及材料的刚度如何取决于其部件的刚度和几何形状。通过演示如何准确地将微观信息与宏观性质联系起来，这些结果为预测复杂无序材料（如多孔岩石、雪或泡沫）的行为提供了新的视角。
2021-03-25 cond-mat.soft
Compaction of cereal grain
我们报告简单的振荡实验，以衡量压实的一列弗斯燕麦颗粒。这种颗粒是具有双峰多分散性的细长各向异性颗粒。在这些实验中，颗粒的配置开始从一个最初的无序，低包装分数的状态，并在垂直振动下发展到一个密集的状态，在约束管的表面的向列相结构的证据。这伴随着颗粒的堆积分数的增加。
2013-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reduction of the bulk modulus with polydispersity in non-cohesive granular solids
本研究通过二维分子动力学模拟发现，颗粒多分散性增加会降低无粘性颗粒固体的体积模量，其机制是力网络各向异性增强及小颗粒支撑减弱。
2018-02-16 cond-mat.soft
Fractal packing of nanomaterials
本文研究黏性纳米颗粒团聚体在反复破碎与弹道团聚后的堆积结构，通过重力沉降建模揭示其渐近分形特征、碎片幂律分布及二者的标度关系。
2023-12-05 cond-mat.soft nlin.AO
Granular matter instability: A structural rigidity point of view
颗粒物质中的应力路径在系统受到轻微扰动时往往会发生突然的大规模重排，即颗粒系统是不稳定的。在本文中，我们表明，所观察到的不稳定性是由于最低限度的刚性，或均衡，系统的接触网络的字符。它首先表明，接触网络的颗粒填料成为均衡的（最低限度的刚性）在任何尺寸的限制大的刚度-载荷比。我们接下来表明，在这个均衡的限制，负载应力响应函数成为幂律分布，并采取指数大（增长为exp（H），其中H是系统的高度）的正值和负值。大负值的负载应力响应函数意味着不稳定，因为只有正（压）应力是允许在非粘性颗粒填料。因此，在大刚度（或小载荷）的极限下存在均衡相变，并且所产生的均衡相具有对扰动的极大敏感性。
1998-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear-induced pressure anisotropy in granular materials of nonspherical particles
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
Shear flow of frictional spheroids: Comparison between elongated and flattened particles
本研究通过数值模拟探讨了非球形颗粒几何形状对稠密颗粒剪切流流变特性的影响，发现扁平和 elongated 颗粒在耗散机制、速度波动及组构各向异性上存在显著差异，为工业和地球物理应用提供了新见解。
2025-11-03 cond-mat.soft
Machine Learning Characterization of Structural Defects in Amorphous Packings of Dimers and Ellipses
对称颗粒的无定形包装内的结构缺陷可以使用机器学习方法来表征，该方法结合了径向距离和角度排列的结构函数。这就产生了一个标量场\emph{softness}，它与粒子将要重排的概率相关。然而，当颗粒形状被拉长时，如在二聚体和椭圆的情况下，我们发现标准结构函数产生不精确的柔软度测量。此外，椭圆形呈现出与圆形颗粒形成鲜明对比的变形轮廓。为了解释方向和对齐的影响，我们引入了新的结构函数来恢复软度的预测性能，并提供对局部和扩展动态的物理见解。我们研究了一个模型无序固体，一个双分散的二维颗粒柱，单轴压缩驱动，完全由单体，二聚体，或椭圆。我们演示了如何通过支持向量机的软度计算扩展到二聚体和椭圆引入新的取向结构功能。然后，我们突出的空间范围的重排和缺陷，以及它们的互相关，为每个粒子形状。最后，我们展示了一个额外的机器学习算法，递归特征消除，提供了一个途径，以更好地理解软度是如何从特定的结构方面产生的。我们确定了最关键的结构功能，在确定柔软性，并讨论其物理意义。
2019-01-26 cond-mat.soft
Packing, alignment and flow of shape-anisotropic grains in a 3D silo experiment
颗粒状材料流过瓶颈，如筒仓开口，往往会堵塞并抑制进一步流动。我们研究了这种现象，在一个三维漏斗的球形和形状各向异性的颗粒通过X射线层析成像。X射线断层图像提供了有关颗粒填料体积的信息，并允许确定筒仓内的颗粒位置和方向。此外，它还可以计算容器不同部分的局部堆积密度。我们发现，在筒仓的流动区的颗粒显示出一个优先取向，从而更高的秩序。与简单剪切流相似，颗粒的平均取向并不平行于流线，而是与流线成一定的夹角，在料斗的大部分区域，颗粒的角分布没有达到稳态剪切流时的分布，因此料斗内颗粒的平均取向角偏离流线的程度比稳态剪切流时更大。在筒仓的流动部分剪切引起的膨胀观察，这是更明显的细长颗粒比近球形颗粒。堵塞状态的特征在于一个圆顶，即。e.阻止流出的颗粒层的几何形状。圆顶的形状取决于颗粒的形状。
2016-09-09 cond-mat.soft
In pursuit of the tetratic phase in hard rectangles
本文利用硬粒子 Monte Carlo 模拟建立二维硬矩形在恒压下的完整相图，揭示中等长宽比体系中的 tetratic（双轴向列）相及其到近晶相的弱不连续转变。
2024-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Heterogeneous structure of granular aggregates with capillary interactions
我们研究了粘性颗粒物质的空间结构，这些颗粒漂浮在空气-液体界面上，形成无序的紧密堆积，其间有孔隙。在锥形容器中缓慢降低界面以均匀压缩并研究系统作为面积分数$ϕ$的函数。我们发现，与Voronoi细胞相关的自由区分布显示出显着的指数尾，表明更大的异质性与随机分布相比，在低$ϕ$与交叉向$Γ$-分布作为$ϕ$增加。此外，我们发现显着的短程有序测量的径向相关函数和取向序参数，即使在低和中间$ϕ$，这是不存在的，当粒子只相互作用的空间。
2010-07-23 cond-mat.soft
Yielding, Rigidity, and Tensile Stress in Sheared Columns of Hexapod Granules
非凸形或细长颗粒的颗粒填料可以形成独立的结构，如壁或拱。对于一些颗粒形状，如钉，刚性来自于颗粒对的互锁，但对于非互锁颗粒的刚性起源仍不清楚。我们报告的实验和数值模拟的剪切柱的“六足”，粒子组成的三个相互正交的球柱的中心重合。我们改变的长度与直径的纵横比，$α$，球柱体和准静态直接剪切的包装。对于小的$α$，我们观察到一个有限的屈服应力。然而，对于大的$α$，柱在剪切时变得刚性，支撑随着应变增加而急剧增加的应力。在剪切过程中收集的X射线微计算机断层成像（Micro-CT）数据的分析表明，硬化与标称剪切平面附近的倾斜扁球形六足簇相关，其中颗粒变形和平均接触数均增加。模拟结果表明，即使粒子没有成对地互锁，它们也会沿着一个方向共同受到张力。这些张力来自承载大扭矩的接触力，并且它们垂直于填料中的压缩应力。它们抵消了膨胀的趋势，从而稳定了粒子团。
2020-07-03 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
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Stress, Jamming, and Contacts
本文用数值模拟的方法研究了在均匀稳态剪切作用下，无热、无摩擦、软核二维球柱的双分散混合物的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出具有牛顿流变学的非布朗悬浮液的模型。我们研究压力$p$和偏剪切应力$σ$作为填充分数$ϕ$，应变率$\dotγ$，和参数$α$，测量颗粒的非球面性的函数。我们考虑的各向异性的应力张量，宏观摩擦$μ=σ/p$，和发散的传输系数$η_p=p/\dotγ$的$ϕ$增加到堵塞$ϕ_J$。从Herschel-Bulkley流变学分析以上干扰，我们估计$ϕ_J$作为$α$的函数，并表明，随着$α$的变化，$ϕ_J$与$α$的变化是流变学差异的主要原因。然而，详细的缩放分析的发散$η_p$为我们最细长的粒子表明，塞过渡spherocylinders可能是在一个不同的普适性类比圆盘。我们计算了系统中每个粒子$Z$的接触数，并表明在干扰时$Z_J$是$α$的非单调函数，它总是小于均衡值。我们测量的概率分布的接触每单位表面长度$\mathcal{P}(\vartheta)$在极角$\vartheta$相对于spherocylinder脊柱，并发现，$α\to 0$这种分布似乎发散在$\vartheta=π/2$，给一个有限的极限概率接触上消失的小平面两侧spherocylinder。最后，我们考虑的平均接触力的变化作为在颗粒表面上的位置的函数。
2019-10-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
