Interacting jammed granular systems
30多年前，爱德华兹及其合作者提出了一个模型，通过等概率堵塞状态的集合来描述颗粒包装的统计数据。到目前为止，对这一模型的实验测试仍然很少。我们介绍了一个简单的系统来分析堵塞的颗粒系综的统计特性，以测试爱德华兹理论。在实验和数值模拟中研究了几乎二维几何约束中的相同球体。当轻敲时，系统向基态演化，但由于不相容的畴结构，它被捕获。分析计算再现我们的模拟结果相对较好，这使我们能够测试爱德华兹理论的耦合系统的两个子系统具有不同的属性。我们发现，关节系统只能描述爱德华兹理论，如果考虑作为一个单一的系统，由于在应力的约束。结果表明，在耦合系统中的序参量的变化是相反的，从紧凑性的变化所预期的反直观的效果。
2021-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Additional transition line in jammed asymmetric bidisperse granular packings
我们提出了一个额外的不连续的过渡内拥挤的制度，一个不对称的bidisperse颗粒填料压缩后的数值证据。这条额外的过渡线将主要由大颗粒组成的网络的堵塞状态与由大颗粒和小颗粒形成的堵塞网络分开，并且过渡由对堵塞网络有贡献的颗粒数量的不连续性指示。附加的过渡线从阻塞过渡曲线中出现，并终止于不连续性消失的端点。额外的线从大约$δ= 0.22$的尺寸比开始，并随着较小的$δ$而变长。对于$δ\to 0$，附加过渡线接近可以通过分析导出的极限。观察到的干扰场景让人想起胶体玻璃中发现的玻璃-玻璃转变。
2020-02-06 cond-mat.soft
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
Mechanical and geometrical properties of jammed wet granular materials
数值研究了具有不可逆吸引相互作用的稠密湿颗粒的力学和几何性质。剪切模量随填充率的增加出现两个拐点，体积模量随填充率的增加出现非单调变化。配位数也表现出两个拐点。由于吸引相互作用，成对关联函数中的峰值位置向较低值移动。的Voronoi镶嵌的颗粒配置显示，概率密度函数的体积的Voronoi细胞扩大的包装分数接近堵塞点。
2022-09-10 cond-mat.soft
Hierarchical and ultrametric barriers in the energy landscape of jammed granular matter
Peking University（北京大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究通过数值方法探索颗粒物质在阻塞转变附近能量景观的分层和超度量特性，揭示了能量障碍的无标度分布及超度量空间特征。
2025-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress Isotropization in Weakly Jammed Granular Packings
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Gulbenkian Institute of Molecular Medicine（古尔本基安分子医学研究所）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；PSL University, Sorbonne Université（巴黎文理研究大学，索邦大学）
研究显示，弱阻尼颗粒堆叠中塑性事件导致应力等向化，与连续弹性模型一致，可能改变流变转变特性。
2025-12-10 cond-mat.soft
Discontinuous change of shear modulus for frictional jammed granular materials
对具有简谐排斥相互作用的堵塞摩擦颗粒材料在振荡剪切作用下的剪切模量进行了数值研究。它被证实的储能模量，剪切模量的实部，摩擦颗粒具有足够小的应变振幅$γ_0$不连续地出现在堵塞过渡点。小$γ_0$的储能模量与无摩擦颗粒的储能模量不同，即使在零摩擦极限下也是如此，而对于足够大的$γ_0$，它们几乎彼此相同，其中过渡变得连续。即使对于小应变，应力-应变曲线也表现出滞后回线，该滞后回线将足够小应变的线性区域连接到相对较大应变的另一线性区域。我们提出了一个新的标度律之间的小和大$γ_0$的状态插值。
2016-12-12 cond-mat.soft
Force Percolation Transition of Jammed Granular Systems
堵塞材料的机械和传输特性源于颗粒之间的接触力的底层渗透网络。使用广泛的模拟，我们调查这个网络，其中两个粒子被认为是链接的，如果他们的粒子间的力超过了阈值的力渗透过渡。我们表明，这种过渡属于随机渗流普适类，从而排除了存在的长程相关的力量。通过结合尺寸和压力标度的解释量，我们表明，连续力渗流过渡演变为不连续的堵塞过渡在零压力极限，作为关键区域的尺寸标度与压力。
2017-06-08 cond-mat.soft
Linear stability and viscoelastic response in weakly jammed frictional granular systems
Toyota Central R&D Labs., Inc.（丰田中央研究所有限公司）
本研究针对含接触摩擦的颗粒系统，用离散元法模拟摩擦球静态堆积物，解决游离颗粒识别问题并分析能量矩阵谱，发现谱的中高频区与摩擦系数、堆积分数无关。
2026-09-01 cond-mat.soft
Structural transitions in jammed asymmetric bidisperse granular packings
本研究通过接触取向序参数分析非对称双分散颗粒堆积，发现堵塞时发生结构转变，且双分散体系具有局部HCP和FCC有序结构，有助于理解颗粒排列对堆积强度的影响。
2023-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Equilibrating temperature-like variables in jammed granular subsystems
虽然堵塞的颗粒系统是非热的，已经提出了几个类似的描述，使定量预测系统内的体积和应力的分布，并提供了相应的类似温度的变量。我们进行实验的装置，旨在产生大量的独立的，拥挤的，二维的配置。每种结构都由单层光弹性圆盘组成，由一层温和的空气支撑。通过一系列的边界位移交替地膨胀和重新压缩系统，产生新的配置。在每种配置中，颗粒浴围绕具有与浴不同的颗粒间摩擦系数的较小颗粒子系统。光弹性粒子的使用使我们能够找到所有粒子的位置以及每个粒子间接触的矢量力。通过比较两个系统中的类温度量，我们发现紧度（共轭的体积）不平衡的系统之间，而angoricity（共轭的应力）。这两个独立的组成部分的angoricity是线性依赖于静水压力，与预测的应力合奏。
2012-07-31 cond-mat.soft
Jet-induced jammed states of granular jet impacts
数值研究了颗粒射流对二维有摩擦颗粒和无摩擦颗粒的冲击。在冲击过程中出现了一个带有死区的稠密流。从我们的二维模拟，我们评估的状态方程和本构方程的流动。在无摩擦情况下，压力和切应力的渐近发散与堵塞转变附近的情况相似，但其指数小于剪切颗粒系统的指数，且接近于动力学理论的外推结果.与摩擦颗粒的堵塞类似，临界密度随着颗粒摩擦常数的增加而减小。对于双分散体系，定义为剪切应力与法向应力之比的有效摩擦常数随着应变率的增加从接近零开始单调增加。另一方面，对于单分散体系，由于结晶态和液态的共存，有效摩擦常数具有两个亚稳分支。
2013-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Conduction in jammed systems of tetrahedra
控制复合材料微结构中的输运过程对于开发用于各种储能应用的高性能功能材料至关重要。传导的基本过程及其通过操纵颗粒复合属性（例如，颗粒形状）是这项工作的主题。我们发现，非热堵塞包装的超短程有序四面体表现出根本不同的传导途径比那些在致密的球体包装。高电阻的颗粒收缩和几个面对面的晶粒之间的接触，导致从平均温度场的短程扭曲。因此，“颗粒”或微分有效介质理论预测的导电性，该介质在10%以内的干扰点，相反，强增强运输附近的颗粒间的接触，在填充球复合材料的导电性发散的干扰发病的结果。预计这些结果将与纳米材料的开发特别相关，其中纳米颗粒构建块可以呈现出各种多面形状。
2012-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A basis for the statistical mechanics of granular systems
本文旨在证明使用统计力学工具的情况下，系统是不平衡和堵塞。具体来说，我们推导出一个玻尔兹曼方程的堵塞颗粒系统，并表明，玻尔兹曼的分析可以用来产生一个“第二定律”，$\dot{S}\ge 0$堵塞系统。我们强调了物理学这一领域的基本问题，并指出了表征粒子包装的关键量，通过一种新的实验方法，我们也在这里提出。
2005-03-02 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
Shear jammed, fragile, and steady states in homogeneously strained granular materials
利用一种新型的多环底库埃特剪切装置，研究了颗粒材料剪切时的堵塞相图。该装置使用小的基础摩擦力施加体积守恒的线性剪切，没有剪切带的颗粒系统组成的摩擦光弹性盘。由于其圆形几何形状，该装置可以产生任意大的剪切应变，并且剪切方向可以反转，使我们能够测量区分剪切堵塞和脆弱状态的特征。我们报告系统的测量应力，应变和接触网络结构的相边界，已难以访问由传统的实验技术，包括屈服应力曲线和堵塞曲线接近$ϕ_{SJ}\approx 0.74$，最小的包装分数支持剪切堵塞状态。我们观察到脆性状态下产生的大剪切应变范围内的$ϕ< ϕ_{SJ}$。我们还发现了一个过渡的准静态稳定流的特点，围绕$ϕ_{SJ}$的产量曲线作为包装分数的函数。在$ϕ_{SJ}$附近，平均接触数、组构各向异性和非振子分数都表现出斜率的变化。在$ϕ_{F}\approx 0.7$以上，稳定流动显示出与基础线性剪切剖面的可测量偏差，在$ϕ_c\approx 0.78$以上，流动局限于剪切带中。
2019-08-14 cond-mat.soft
Fluctuations in Shear-Jammed States: A Statistical Ensemble Approach
颗粒物质在热平衡之外存在，即它是无热的。虽然传统的平衡统计力学是没有用的颗粒材料的特性，构建一个类似于其平衡对应的统计系综来描述静态颗粒物质的想法是由爱德华兹和Oakshott在二十多年前提出的。近年来，这个想法已经有了几个实施。其中之一是应力系综，这是基于力矩张量的属性，并适用于摩擦和无摩擦颗粒。我们证明了这种统计框架在剪切堵塞（SJ）实验状态[1，2]中的全部效用，这是一类由纯剪切产生的特殊颗粒固体，这是一种用于创建固体的严格非平衡协议。我们表明，应力系综提供了一个很好的定量描述的波动实验SJ状态。我们表明，应力波动是由一个单一的张量控制：系统的angoricity，这是一个直接模拟的热力学温度。SJ状态在局部应力中表现出显着的相关性，因此本质上不同于密度驱动的各向同性堵塞（IJ）状态。
2013-02-27 cond-mat.soft
Statistical Mechanics of Jammed Matter
综述了堵塞物的热力学公式。通过对压缩乳化液和颗粒材料的实验和模拟，为热力学研究提供了基础。
2005-03-03 cond-mat.soft
An intermediate phase between jammed and un-jammed amorphous solids
该研究针对二维颗粒系统的阻塞态，发现其中存在第二种相变，可区分四极屏蔽的准弹性高填充相和偶极屏蔽的反常力学松散阻塞相，该转变类似二维晶体熔化的中间六方相。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universality Classes for Force Networks in Jammed Matter
我们研究了一些简单的颗粒堆积模型中力的几何性质。几何形状中所包含的信息与单个颗粒间接触中的力分布中的信息是互补的，后者被更广泛地研究。我们提出了一种方法，专注于力网络的分形性质，并找到很好的证据尺度不变性。该方法使我们能够区分普适类的关键指数。该方法可应用于其他非热干扰系统中的力网络。
2005-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jammed disks of two sizes in a narrow channel
一个颗粒物质模型的精确解决，两个大小和重量交替序列的磁盘被限制在一个狭窄的通道。通道的轴线是水平的，其平面是垂直的。磁盘大小和通道宽度是这样的，在卡住没有磁盘保持松散，所有磁盘接触一个壁。被干扰的微观状态的特征在于通过统计相互作用的粒子构造出两个磁盘瓦片。被干扰的宏观状态取决于膨胀功、引力势能和干扰前随机扰动的强度。构型熵对超额体积的依赖性存在一个临界点。
2020-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Robust Prediction of Force Chains in Jammed Solids using Graph Neural Networks
力链是一种承载大应力的准线性自组织结构，普遍存在于颗粒材料、泡沫、乳液甚至细胞组装体等堵塞的非晶材料中。预测它们在机械变形时将在哪里形成对于描述这些材料的物理特性至关重要，但仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们证明了图神经网络（GNN）可以准确地推断出这些力链在无摩擦材料中的位置，从变形前的局部结构，而无需接收任何有关颗粒间力的信息。一旦在原型系统上训练，GNN预测精度被证明对填充分数、混合物组成、变形量和相互作用势的形式的变化具有鲁棒性。GNN也是可扩展的，因为它可以预测的系统比那些它是训练上。我们的结果和方法将感兴趣的颗粒物质和堵塞的无序系统的实验实现，例如，在力链的直接可视化是不可能的情况下，或接触力不能测量。
2021-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Shear jamming and fragility of suspensions in a continuum model with elastic constraints
在施加的牵引力下，流体中高度浓缩的固体颗粒悬浮液可以从它们流动的状态转变为它们作为弹性固体抵消牵引力的状态：剪切堵塞状态。值得注意的是，悬架可以通过简单地反转牵引力来恢复流动状态。一个张量模型，并在范例的情况下进行测试。我们表明，要再现剪切堵塞的现象，在通用的几何形状，它是必要的链接这种效果的弹性响应所支持的悬浮微结构，而不是分散的粘度。
2021-09-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Observation of strain-rate softening behavior in jammed granular media
通过三轴试验和有限元模拟，研究发现堵塞颗粒介质中存在应变率软化行为，其主要机制是颗粒表面摩擦系数随应变率增加而降低，且围压通过调控法向应力影响该行为。
2024-04-30 cond-mat.soft physics.app-ph
Numerical test of the Edwards conjecture shows that all packings are equally probable at jamming
在20世纪80年代后期，Sam Edwards提出了一个可能的物理力学框架来描述无序颗粒材料的性质。该理论的一个关键假设是，所有堵塞的包装都有同样的可能性。在这期间的几年里，人们一直无法直接验证这个大胆的假设。在这里，我们提出了模拟，提供直接的证据，在unjamming点，所有包装的软排斥粒子是同样可能的，即使一般来说，堵塞包装没有。通常，堵塞的颗粒系统是在非堵塞点精确观察到的，因为颗粒不是很可压缩。因此，我们的结果支持爱德华兹的原始猜想。我们还提出的证据表明，在unjamming系统的构型熵是最大的。
2018-08-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Edwards entropy and compactivity in a model of granular matter
制定一个统计力学颗粒物质仍然是一个重大的挑战，部分原因是由于与一个完整的表征所研究的系统的困难。我们提出了一个充分表征的模型组成的颗粒状材料的$N$二维，无摩擦，硬盘，硬壁之间的限制，包括一个完整的枚举所有可能的卡住的结构。我们表明，堵塞的填料的属性是独立的系统内的缺陷的分布，所有的填料是均衡的。这表明等体积态等概率的假设，这提供了一种可能的方法来构建一个微正则系综的等效，很可能是我们的模型。热力学第二定律的应用，涉及两个子系统的接触表明，预期的自发平衡的缺陷之间的两个是伴随着熵的增加和平衡，通过熵最大化，其特征在于由压实的平等。最后，我们探讨了该系统的正则系综的等价性质。
2011-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological boundary modes in jammed matter
处于干扰过渡的颗粒物质处于机械稳定的边缘，因此这些随机系统可能具有拓扑保护的表面声子。研究两个模型系统堵塞的物质，我们发现，表现出不同的机械拓扑类，保护表面模式，无处不在的Weyl点的状态。边界模式的详细统计数据，使测试的干扰过渡的详细功能的标准理解，并表明，部分这一论点是无效的。
2016-06-23 cond-mat.soft
Non-monotonic pressure dependence of the dynamics of soft glass-formers at high compressions
在分子动力学模拟软玻璃形成者通过排斥相互作用，我们发现，玻璃化转变温度，动力学不均匀性，玻璃脆性达到最大值在相同的交叉压力$P_d$。我们对零温堵塞态的分析表明，在$P_d$的态具有最高的键取向顺序和最大的空间波动。相应地，低频振动的正常模式是最不本地化的，沿着这些模式的平均势能势垒是最高的堵塞状态附近的$P_d$。过冷液体的重入玻璃化转变和动力学是可预测的这些结构和振动的前体在零温度堵塞状态。
2012-06-29 cond-mat.soft
Microscopic Reversibility and Emergent Elasticity in Ultrastable Granular Systems
在最近的一篇论文[Phys. Rev. X 12，031021]中，我们报道了在受到小振幅循环剪切的剪切堵塞颗粒系统中的“超稳定”状态的实验观察。在这样的状态下，所有的颗粒位置和接触力在每个剪切循环之后被再现，使得应力和颗粒位置的选通图像看起来是静态的。在目前的工作中，我们报告进一步分析这些实验的数据，以表征全球和本地的超稳态响应在一个剪切周期内，而不仅仅是频闪的动态。我们发现，超稳定状态遵循幂律关系的剪切模量和压力的指数$β\approx 0.5$，让人想起附近的临界标度律堵塞。我们还研究了使用光弹性测量法测量的接触力的演变。我们发现，有两种类型的接触：非持久性接触，可逆地打开和关闭;和持久性接触，从来没有打开\yiqiu{and display no measurable sliding}。我们表明，非持久接触的紧急剪切模量作出不可忽略的贡献。我们还分析了应力张量的空间相关性，并将其与最近的颗粒固体的突发弹性理论，颗粒力学和动力学的矢量电荷理论（VCTG）[Phys. Rev. Lett. 125，118002，arXiv：2204.11811]。我们表明，我们的实验结果可以很好地拟合VCTG，假设单轴对称的接触网络。拟合结果表明，超稳态对外加应力的响应比原始剪切堵塞状态的响应更具有各向同性。我们的研究结果提供了重要的洞察力的机械性能的摩擦颗粒状固体剪切。
2022-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Connecting shear localization with the long-range correlated polarized stress fields in granular materials
非晶态固体中一个长期存在的难题是剪切局部化，其中局部塑性形变涉及在几个颗粒间距离的小区域中的合作颗粒重排，自组织成剪切带并最终导致材料失效。了解非晶态固体的结构和动力学之间的联系在物理学、材料科学、岩土工程和土木工程以及物理学中是必不可少的。在这里，我们展示了剪切局部化和内部应力在各向同性堵塞的颗粒材料受到剪切的内在结构之间的深层联系。具体来说，我们发现强（反）之间的相关性的微剪切带和两个极化应力场沿两个方向的最大剪切。通过探讨力网络的张量特征和旋转对称性，我们揭示了这种深刻的联系是剪切对称破缺的结果。最后，我们提供了坚实的实验证据长程相关的固有剪应力在各向同性堵塞颗粒系统。
2020-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear jamming and fragility in fractal suspensions under confinement
在外加应力下，许多致密颗粒悬浮液的粘度急剧增加，这种反应称为不连续剪切增稠（DST）。在某些情况下，所施加的应力甚至可以将悬浮液转变成固体状剪切堵塞状态。虽然剪切堵塞（SJ）已经探讨了稠密悬浮液的颗粒具有明确的形状，这样的分形对象的现象还没有被探索。在这里，使用流变学和原位光学成像，我们研究了限制下的多壁碳纳米管（MWCNT）的超稀分形悬浮液的流动行为。在起始体积分数为$ϕ\sim$ 0.5%时，分形悬浮液可以直接从流动状态转变为SJ状态，而不需要经过一个附加的DST，这一转变明显低于传统的稠密悬浮液（$ϕ\sim$ 55%）。超低浓度使我们能够证明SJ状态的脆弱性和相关的接触动力学，这在悬浮液中仍然是实验未探索的。此外，使用广义Wyart-Cates模型，我们提出了一个通用的相图分形悬浮液，捕捉SJ的可能性，没有事先DST在很宽的范围内的剪切应力和体积分数。
2022-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Energetic Instability Unjams Sand and Suspension
干扰是一种发生在各种系统中的现象，如交通、胶体悬浮物和颗粒物质。本文提出了卡紧状态下的可逆弹性形变理论。首先，一个明确的颗粒应力应变关系，捕捉许多相关的功能，特别是包括库仑屈服面和三阶堵塞过渡。然后，这种方法是广义的，并考虑堵塞的磁流变液和电流变液，再次产生的结果，以及比较实验和模拟。
2004-07-21 cond-mat.soft
Compacting an assembly of soft balls far beyond the jammed state: insights from 3D imaging
本文利用三维成像实验方法研究极软颗粒组装体在远超堵塞状态下的压缩行为，通过追踪局部应变能揭示其从颗粒状到连续状材料的转变，并验证了描述压实过程的理论框架。
2023-05-31 cond-mat.soft
Particle-scale origin of quadrupolar non-affine displacement fields in granular solids
Yale University（耶鲁大学）；The City College of The City University of New York（纽约市立学院）
研究揭示了颗粒固体中非仿射位移场的四极起源，通过Eshelby等效包含方法重构了由局部刚度不匹配引起的位移场。
2025-09-24 cond-mat.soft
Soft grain compression: beyond the jamming point
我们提出了高应变软双分散颗粒系统的超弹性和塑性颗粒的实验研究。我们从颗粒尺度到全球尺度，从局部场测量探索颗粒物质在堵塞状态下的行为。通过数字图像相关和精确的图像记录，我们测量每个压缩步骤的粒子几何形状和它们的右柯西-格林应变张量场的演变。我们分析了通常的宏观观测量的演变（应力，包装分数，协调，非rattlers的分数，\textit{etc}。）沿着压缩过程穿过干扰点并远远超出。我们还分析了局部应变统计的演变，并证明了在堵塞状态下材料行为的交叉。我们表明，这种交叉依赖于颗粒材料。我们认为，应变场是一个可靠的观察到描述的颗粒系统的演化，通过堵塞过渡和深的致密包装状态，无论是材料的行为。
2019-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective temperature and jamming transition in dense, gently sheared granular assemblies
我们提出了广泛的计算结果的有效温度，定义的波动耗散关系的均方位移和平均位移的晶粒，在一个弱的，外部扰动的作用下，剪切，双分散颗粒包装的可压缩球体。我们研究了这个参数的剪切速率和体积分数，颗粒的类型和可观察到的波动耗散关系的依赖性。我们发现系统中不同示踪粒子的温度相同。对于足够慢的剪切，温度变得与剪切速率无关，这表明它是堵塞填料的有效温度。然而，我们也表明，协议的有效温度为不同的可观的只是近似的，很长一段时间，这表明，这个定义可能无法捕获系统的全部热力学。另一方面，我们发现之间的动态有效温度和紧凑性计算假设所有堵塞状态是等概率的。因此，温度的这个定义可以捕获颗粒材料的遍历假设的一个实例，如由理论形式主义提出的堵塞。最后，我们的模拟表明，平均剪切应力和表观剪切粘度遵循通常的复杂流体的剪切速率的关系。我们的研究结果表明，剪切的应用诱导堵塞在填料的颗粒相互作用的切向力。
2005-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective General Relativistic Description of Jamming in Granular Matter
我们在这里提出，某些观测功能的颗粒物质在红外线的限制，表现出的现象{ \it干扰}，产生于一个潜在的有效的广义相对论的描述。该建议源于假设（我们证明在物理基础上），颗粒物质中的颗粒在{ \it有效}弯曲的黎曼空间中自由运动。在干扰开始时，他们的轨迹的终止是从这样的空间中的测地线的收敛同余的聚焦获得的，作为这样的同余的Raychaudhuri方程的解。不管曲率是否来源于外部应力（通过有效的爱因斯坦方程），这都可能发生，尽管在两种情况下所得的堵塞状态解的性质确实不同。这种几何方法的一个明确的预测是，在达到堵塞状态时，那些相互扭曲的轨迹所起的负面作用。颗粒相互作用的局部对称性、平移和旋转不变性（对应于标准基于力的干扰方法中的“力平衡”和“扭矩平衡”）是有效的广义相对论框架所固有的。最近提出的有效弹性模型的堵塞状态，基于张量的标准静电（矢量电荷理论）的变体，被认为是完全包含在线性化版本的有效的广义相对论的描述。
2021-08-27 cond-mat.soft gr-qc
Slow Dynamics and the Geometry of Jammed Packings
University of Oregon（俄勒冈大学）
本研究比较颗粒堆积与p-自旋模型的最速下降路径，发现颗粒堆积受鞍点吸引且形状参数不变，而p-自旋参数更大，差异原因成谜。
2026-09-11 cond-mat.soft
Hyperuniform Jammed Sphere Packings Have Anomalous Material Properties
空间分布是超均匀的，如果它有局部密度波动，消失在长尺度的限制。超均匀性是晶体和准晶的一个众所周知的性质。然而，最近的兴趣是无序的超均匀性：没有长程构型秩序的超均匀标度的存在。堵塞颗粒填料已被提出作为无序超均匀性的一个例子，但最近的数值研究表明，许多堵塞系统，而不是表现出一组复杂的独特的行为在长，紧急的长度尺度。我们使用的Voronoi镶嵌作为一种工具来定义一组的重新缩放变换，可以施加超均匀性的任意加权点的过程中，并表明，这些变换可以用于模拟迭代生成超均匀的，机械稳定的包装的无热软球。这些超均匀堵塞包装显示非典型的机械性能，特别是在低频声子激发，表现出高度集体模式的孤立带和零频率附近的带隙。
2022-01-14 cond-mat.soft
Jammed particulate systems are inherently nonharmonic
堵塞的颗粒系统，如颗粒介质，胶体和泡沫，通过单侧力相互作用，只有当颗粒重叠时才不为零。我们发现，系统具有单侧排斥相互作用具有不具有线性响应制度的大系统极限（$N\rightarrow \infty$）的所有压力$p$（或压缩$Δϕ$），并为所有$N$附近的堵塞开始$p\rightarrow 0$。我们进行模拟的2D无摩擦双分散机械稳定的磁盘填料在一个范围内的包装分数$Δϕ= ϕ-ϕ_J$以上的干扰开始$ϕ_J$。我们将幅度为$δ$的扰动应用于动力学矩阵沿每个本征方向的填充，并确定以恒定能量演化的系统的响应是否保持在扰动的原始本征模式中。对于$δ> δ_c$，我们计算分析，一个单一的接触中断和波动突然蔓延到所有的谐波模式。随着$δ$的进一步增加，所有离散的谐波模式都消失在连续的频带中。我们发现，$<δ_c >\sim Δϕ/N^λ$，其中$1 > λ> 0.5$，因此堵塞的颗粒系统是固有的非谐波与没有线性振动响应制度的$N\rightarrow \infty$在整个范围内的$Δϕ$，并作为$Δϕ\rightarrow 0$在任何$N$。
2010-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tensor Electromagnetism and Emergent Elasticity in Jammed Solids
无序、堵塞固体中的机械响应和应力传递理论提出了几个悬而未决的问题，即非周期性网络（显然与流体的快照无法区分）如何维持剪切。我们提出了一个应力只有理论的紧急弹性的非热无定形组装的颗粒在一个堵塞的固体，其中每个颗粒受到力和扭矩平衡的机械约束。这些颗粒级的限制导致了高斯定律的一个紧急$U(1)$张量电磁，然后帐户的机械响应这样的固体。这种无定形弹性的表述有几个直接的结果。机械响应精确地映射到这种张量电磁的静态介电响应，介质的极化率映射到紧急弹性模量。外力作为矢量电荷，而张量磁场是由动量密度产生的。电和磁部分的动力学，自然分别转化为刚性堵塞网络和弹道粒子运动的动力学。的应力-应力的相关性和响应的理论预测证实了无摩擦颗粒填料在静态极限的理论在2D和3D的数值模拟的结果。
2022-04-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An exact expression of three-body system for the complex shear modulus of frictional granular materials
提出三粒子模型研究振荡剪切下堵塞摩擦颗粒材料的非线性力学响应，推导出复剪切模量的精确解析表达式，满足堵塞点附近标度律，能以单一拟合参数再现无序多体系统结果。
2023-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural features of jammed-granulate metamaterials
本文研究堵塞颗粒超材料弯曲梁的力学行为，发现其刚度由体积分数决定、强度对应力网络屈服，且变形以仿射运动为主并伴随均匀持续的局部塑性事件。
2023-11-13 cond-mat.soft physics.app-ph
Particle motion during the compaction of granular matter
我们跟踪颗粒运动的颗粒状材料进行压实使用激光散射为基础的成像方法，压实是通过热循环。在这个堵塞的流体中的粒子位移与定义粒子的局部空间分区的Voronoi细胞的recruments强烈相关，类似于Rahman以前对冷却液体的观察。我们的观察结果提供了进一步的证据之间的共性颗粒物质的颗粒动力学接近堵塞和过冷液体。
2008-02-04 cond-mat.soft
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
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
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
Controlled viscosity in dense granular materials
通过监测悬浮在介质中的叶片的角速度，并由外部电机驱动，实验研究了受机械振动的颗粒状物料的流化。在增加频率时，我们观察到一个再入过渡，因为堵塞的系统首先进入流化状态，其中叶片以高的恒定速度旋转，然后返回到摩擦状态，其中叶片速度低得多。虽然流化频率与材料无关，但粘度恢复频率显示出对材料的明显依赖性，我们通过将该频率与系统中耗散力和惯性力之间的平衡相关联来合理化。分子动力学模拟很好地再现了实验数据，证实了建议的理论图片。
2018-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress transmission in granular matter
通过一个无序的颗粒系统的力的传输研究的几何拓扑的方法，减少到一组层的颗粒包装。这种分层结构构成了力链的骨架。给定颗粒堆积和施加力的区域，这样的骨架是唯一定义的。在这个框架内，我们写了一个方程的垂直力的传输，可以解决递归层逐层。我们发现这个方程的一类特殊的解析解是Lévi稳定分布。我们讨论了临界性和脆弱性之间的联系，我们展示了如何无序包装自然诱导力链和拱门的形成。我们指出，关键政权，幂律分布，与粗糙度的拓扑层。然而，脆性与局部颗粒重排或所施加的力的变化引起的力网络中的局部变化有关。结果进行了比较，最近的实验观察颗粒物和计算机模拟。
2001-12-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Ultra-long range correlations of the dynamics of jammed soft matter
我们使用光子相关成像，最近推出的空间分辨动态光散射方法，调查各种堵塞和玻璃软材料的动态的空间相关性。引人注目的是，我们发现，在深堵塞的软材料的动力学的空间相关性是相当普遍的超长范围，延伸到系统的大小，数量级大于任何相关的结构长度尺度，如粒径，或胶体凝胶系统的筛目尺寸。这必须与分子、胶体和颗粒状"过冷“流体的情况形成对比，在这些情况下，动力学的空间相关性最多延伸到几个粒子上。我们的研究结果表明，系统动力学中的超远程空间相关性与弹性的起源直接相关。虽然具有熵弹性的固体状系统表现出非常适度的相关性，但由于应变在整个接触网络中的有效传输，具有非线性弹性的系统表现出超长范围的相关性。
2010-06-29 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
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
