Shock Propagation in Granular Flow Subjected to an External Impact
我们分析了最近的一个实验[物理学评论快报，{ \bf 103}，224501（2009）]，其中定量地研究了由钢球在玻璃珠的流动单层上的冲击产生的冲击。我们认为，径向动量守恒的过程中，因此表明，在二维的激波半径增加的时间$t$作为一个幂律$t^{1/3}$。这在非弹性硬球系统的事件驱动模拟中得到了证实。实验数据与理论预测进行了比较，并显示比较以及在中间时间。在后期，实验数据表现出交叉到不同的标度行为。我们把这归因于问题变得有效的三维由于在冲击波前的颗粒的积累，并提出了一个简单的硬球模型，其中包括这种效果。该模型的模拟捕获了实验数据中看到的交叉。
2012-02-02 cond-mat.soft
Unjamming of Granular Packings due to Local Perturbations: Stability and Decay of Displacements
本文研究了硬磁盘堵塞包装中的局部变形所产生的力学响应。基于离散元模拟，我们确定的临界力的局部扰动，需要打破机械平衡，并检查所产生的位移场。位移随离扰动点的距离的幂律衰减。的衰减指数和临界力表现出非平凡的依赖于摩擦：这两个量是非单调的，并有一个尖锐的最大值在摩擦系数0.1。我们发现，力学响应特性是密切相关的力的不确定性的问题，类似的非单调行为观察到以前。建立了临界力与静力网络系综之间的直接联系。
2007-08-09 cond-mat.soft
On the mean square displacement of intruders in freely cooling granular gases
我们计算的均方位移（MSD）的入侵者沉浸在一个自由冷却的颗粒状气体组成的光滑的非弹性硬球。在一般情况下，入侵者和颗粒气体的颗粒被假定为具有不同的机械性能，这意味着非均分的能量必须占在扩散系数$D$的计算。在流体动力学制度中，冷却颗粒气体的颗粒温度$T$的时间衰减已知由哈夫定律决定;入侵者的碰撞频率的相应衰减需要扩散系数$D$的时间减小。明确的知识，这种时间依赖性，使我们能够确定MSD通过整合相应的扩散方程。在以前的研究中的自扩散（入侵者机械相当于气体粒子）和布朗极限（入侵者的质量远远大于粮食的质量），我们发现对数时间依赖的MSD作为一个后果的哈夫定律。在对数时间增长之外，我们发现MSD以高度复杂的方式依赖于力学系统参数。为了解释所观察到的行为，我们详细分析了入侵者的随机行走，由与硬球碰撞引起的各向异性偏转中断的弹道位移组成。我们还表明，MSD可以被认为是从一个等效的随机行走各向同性，不相关的步骤。
2022-06-22 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
Mobility in immersed granular materials upon cyclic loading
我们研究的流动性的对象嵌入在一个浸没的颗粒填料，并进行循环载荷。在这个目标中，我们进行了实验，使用玻璃珠浸泡在水中和一个水平板进行循环上举力。在不同的循环力的频率和振幅进行的测试证据的三个流动性制度的发展，使板保持几乎不动，稳步向上移动或缓慢向上蠕动。结果表明，当频率增加时，在较低的力值下可以发生稳定的板块上抬。我们提出了一种解释，这种频率削弱行为的基础上力松弛实验和理论粘弹塑性力学模拟的流动性响应的分析。这些结果和分析指出了固有的差异，在流动性之间的响应稳定和循环加载浸没粒状材料。
2020-05-07 cond-mat.soft
Frictional weakening of vibrated granular flows
通过数值计算研究了剪切颗粒介质在边界简谐振动作用下的摩擦特性。这种振动被认为在削弱流动方面起着重要作用，但振幅、频率和压力对该过程的独立影响仍不清楚。基于量纲分析和DEM模拟，我们表明，除了先前提出的标准峰值加速度，导致中断的接触，削弱需要的绝对振幅平方的位移是足够大的相对于围压。分析提供了一个基础，预测流受到任意外部振动，并表明，以前未被认识到的第二个过程，是依赖于耗散有助于剪切削弱振动。
2023-03-01 cond-mat.soft physics.geo-ph
Symmetric wetting heterogeneity suppresses fluid displacement hysteresis in granular piles
通过实验研究了非均质性对模型多孔介质中流体侵入时毛细管压力滞后的影响。我们专注于“对称”的异质性，其中流体界面与油湿（$θ_1$）和水湿（$θ_2$）珠的接触角加起来为$π$。虽然增强的异质性通常被称为增加滞后现象，我们发现，滞后大大减少时，引入润湿性的异质性。相反，几何非均匀性（如双分散粒径）不会导致这种效果。我们提供了一个定性的解释这个令人惊讶的结果，而一般的几何参数。
2018-01-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Memory in 3D cyclically driven granular material
我们进行实验和数值研究的颗粒系统下的循环压缩，调查可逆性和记忆效应。我们专注于稠密系统的准静态强迫，这是最相关的广泛的地球物理，工业和天体物理问题。我们发现，软球模拟具有适当的刚度和摩擦定量再现的平移和旋转位移的晶粒。然后，我们利用这些模拟来证明，这样的系统能够存储以前的压缩的历史。虽然平均平移和旋转位移都编码这种记忆，但与旋转相比，平移的响应根本不同。对于平移位移，先前强迫的记忆取决于颗粒间静态摩擦系数，但旋转记忆不会因摩擦水平而改变。
2021-05-27 cond-mat.soft
Reorganization of a dense granular assembly: the `unjamming response function'
我们研究了静态致密颗粒集合体在局部强迫作用下的力学性质。为此，一个小的循环位移施加在一个颗粒在重力下的2D无序包装的体积和位移场进行监测。我们证明了一个占主导地位的远程径向响应在上半部分以上的sollicitation和大量的周期后的响应是“准可逆的”与rehistory耗散场表现出远程流和涡状对称性。
2004-01-14 cond-mat.soft
Frictional weakening induced by cohesion: the numerical case of cohesive granular failures
数值模拟了大范围内粘性颗粒在重力作用下的二维粘性颗粒台阶的破坏。通过对颗粒累积位移的研究，定义了一个位移阈值，建立了一个合理的破坏特征判据。我们能够及时定位故障，并确定不稳定的不同阶段。我们发现，故障的发生延迟增加凝聚力，但其持续时间变得更短。确定一个较窄的位移区间，出现一个明确的剪切带，揭示了破坏的发生。解决的平衡失败的块，我们能够成功地预测之间的依赖关系的失败角和凝聚力，从而揭示了两个不同的摩擦行为：而摩擦保持不变，在小凝聚力，它显着降低与凝聚力在较大的凝聚力。因此，结果揭示了两个制度的行为粘性颗粒物质的凝聚力强度取决于，揭示了凝聚力引起的弱化机制。
2022-03-31 cond-mat.soft
Fluidization of a vertically oscillated shallow granular layer
采用分子动力学模拟研究了垂直振动的三维浅颗粒层的流态化。随着容器加速度增加到g以上，颗粒温度和均方根颗粒位移增加，逐渐流化层。对于几乎弹性的颗粒，或低振动频率，或小的层深度，流化过程的结束是由颗粒温度和均方根颗粒位移的突然增加。然后，该层被完全流化，因为观察到宏观的、类似流体的现象，如对流辊和表面波。增加总耗散（通过降低恢复系数或增加颗粒的总数）减少颗粒温度和均方根颗粒位移在流化的增加，并将增加转移到更高的加速度。增加频率也会降低跳跃的幅度，并将变化转移到较低的加速度。
2007-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Local stresses in the Janssen granular column
实验研究了垂直圆柱体中颗粒材料的局部应力分布。我们使用图像相关技术来测量由颗粒施加在内壁上的力引起的容器的位移场。我们描述了一个优化过程的基础上的线性理论的弹性壳推导出这些力的分布从测量的位移场。它们对应于靠近容器内壁的颗粒材料的应力场。我们首先确认了Janssen的描述的各种实验的有效性，包括珠直径的影响和颗粒柱顶部的附加质量的效果。然后，我们应用这种方法来确定应力场在重力驱动的筒仓通过孔放电。
2013-08-27 cond-mat.soft
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
Power-law friction in closely-packed granular materials
为了了解密排颗粒材料中摩擦的本质，对颗粒层在等压平面剪切作用下进行了离散元模拟。结果表明，摩擦系数与剪切速率成幂函数关系，其指数与材料常数无关。使用一个无量纲的参数，即惯性数，幂律可以被转换成一种广义的形式，使得不同围压下的摩擦系数在同一条曲线上崩溃。我们表明，体积分数也服从幂律。
2007-05-08 cond-mat.soft
Diffusion in Agitated Frictional Granular Matter Near the Jamming Transition
我们研究搅拌摩擦盘在两个维度的目的是发展一个标度理论随时间的推移，其扩散。作为面积分数$ϕ$和均方速度波动$\langle v^2\rangle$的函数，盘的均方位移$\langle d^2\rangle$跨越4-5个数量级。在较长的时间内，运动由亚扩散形式演变为复杂的扩散行为。$\langle d^n\rangle$的统计数据在任何时候都是多尺度的，因为位移的概率分布函数（pdf）具有非常宽的翅膀。即使在可以识别扩散常数的情况下，它也是$ϕ$和$\langle v^2\rangle$的复函数。通过识别相关的长度和时间尺度及其相互依赖性，可以将均方位移和位移pdf的数据重新缩放为所有$ϕ$和$\langle v^2\rangle$的折叠缩放函数。这些缩放函数提供了一种预测工具，允许从一组测量（在给定的$ϕ$和$\langle v^2\rangle$下）推断出在$ϕ$和$\langle v^2\rangle$的任何值下的预期结果。
2019-05-21 cond-mat.soft
Mean Stress Tensor of Discrete Particle Systems in Submerged Conditions
平均应力张量对于研究颗粒材料的动力学至关重要。在本文中，我们使用汉密尔顿的最小作用原理推导出的平均应力张量的离散颗粒组件受到液压力场，以及严格的条件，适当定义的代表性体积元（RVE）。我们努力背后的主要目标是将粒子物理学升级为涉及谷物和水之间复杂相互作用的系统的声音应力张量。我们确定的贡献，从不平衡力，液压力，重力，外力，和粒子波动的平均应力张量。在这样做时，当颗粒系统经受复杂环境时，例如，水下条件利用离散元法（DEM）和格子玻尔兹曼方法（LBM）对干燥和饱和颗粒体系进行了三轴试验模拟，验证了所得公式的正确性。结果表明，推导的公式可以准确地计算具有各种体积力场的离散组件的应力张量。我们使用经过验证的DEM-LBM模拟淹没颗粒柱坍塌，探索在颗粒尺度上发生的物理现象，并展示其潜力。我们提供了一个新的视角的基础上的颗粒组装尺度追求流固相互作用。由于应力分析在颗粒材料本构模型中的重要性，这项工作可以帮助更好地获得饱和或淹没颗粒系统的应力-应变关系。
2023-01-18 cond-mat.soft
Diffusion and mixing in gravity-driven dense granular flows
我们研究的颗粒从筒仓排水使用成像和直接粒子跟踪的传输特性。颗粒位移显示出从超扩散到正常扩散的普遍过渡，作为下降距离的函数，与流速无关。在超扩散（但亚弹道）制度，这发生在一个粒子通过其直径下降，位移有厚尾和各向异性分布。在扩散制度中，我们观察到非常缓慢的破笼和Peclet数的顺序为100，相反，只有以前的微观模型（基于扩散空隙）。总的来说，我们的实验表明，扩散和混合的几何形状为主，波动的接触网络，但不热碰撞，在正常的流体一致。
2003-11-18 cond-mat.soft
Influence of Roughness on Granular Avalanches
结合X射线断层扫描与同步剪切力测量，我们研究了剪切诱导的颗粒雪崩使用不同的表面粗糙度的球形颗粒。我们发现，系统组成的颗粒具有较大的表面粗糙度显示准周期性的雪崩中断的小裂纹。相比之下，由具有小粗糙度的颗粒组成的系统显示没有可检测的雪崩。准周期雪崩的应力降与粒子非仿射位移的相关长度呈线性关系，表明粗糙度增强了粒子间的锁定，从而增强了粒子级的动态相关长度。然而，非仿射位移比颗粒尺寸小两个数量级，表明应力主要在粗糙度的长度尺度上释放。非仿射位移的相关长度突然增加时，准周期雪崩发生，这表明准周期雪崩可以被解释为一个一阶相变中的旋节形核事件。
2021-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mean square displacement of intruders in freely cooling multicomponent granular mixtures
本研究针对自由冷却多组分颗粒混合物中的示踪粒子，采用第二索宁近似求解扩散系数并推导均方位移的对数时间依赖关系，通过直接模拟蒙特卡洛方法验证了该近似优于一阶近似，且长时间极限下与已有结果吻合。
2024-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Evolution of fragment size distributions from the crushing of granular materials
通过数值模拟研究了单个和多个颗粒在圆柱形容器内单轴压缩破碎后的破碎粒度分布。在破碎穿过大部分颗粒的假设下，我们得到了大位移后两种情况下碎片的尺寸分布。对于单颗粒破碎，这种破碎机制产生对数正态分布，这偏离了填充床的碎片尺寸的幂律分布。我们发现，作为破碎过程的演变，幂律依赖于位移是目前为单颗粒，而对于许多颗粒系统，分布收敛到一个稳定的状态。我们进一步研究了力网络和平均配位数作为颗粒尺寸的函数，这给出了内部关于单轴压缩下颗粒组装的幂律分布的起源。
2019-01-15 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
Pressure evolution and deformation of confined granular media during pneumatic fracturing
通过数字图像相关的装置，我们的实验特征的变形的干颗粒介质内的Hele-Shaw细胞由于在恒定的超压足够高的变形（从50至250千帕）的空气注入。在这些超压下的空气注入导致形成所谓的气动裂缝，即通道空珠，我们讨论这些结构周围的介质的典型变形。此外，我们模拟的流体超压到介质中的扩散，随着时间的推移与拉普拉斯方程的解决方案进行比较，并与相应的颗粒位移的压力梯度。在压实介质中，我们表明，扩散压力场变得类似于拉普拉斯解的顺序上的特征时间给出的孔隙流体，颗粒介质和系统的大小的属性。然而，之前的扩散压力接近拉普拉斯解决方案的系统规模上，我们发现，它类似于拉普拉斯场附近的渠道，最先进的通道尖端和屏蔽的压力梯度最高的压力梯度。我们发现，颗粒位移或多或少总是在反对当地的压力梯度的方向移动，当比较颗粒速度与压力梯度在该区域的通道前，我们观察到宾汉型的颗粒糊（空气和珠的混合物）的流变学，与有效的粘度$μ\_B$和位移阈值$\nabla P\_c$在动员和压实的介质。这样的流变学，与位移阈值的无序，可以负责放置在一个普适类中的中等注入压力的图案生长，如介电击穿模型与$η=2$，其中分形维数被发现之间的1.5和1.6的图案。
2018-01-29 cond-mat.soft physics.class-ph physics.geo-ph
Effect of sub-critical fluid shear flow on granular bed strength
Yale University（耶鲁大学）；Stanford University（斯坦福大学）；The City College of New York（纽约市立大学）
研究通过离散元模拟揭示了亚临界流体流对颗粒床方向性增强和削弱的机制，发现床体强度与可被流体力松动的表面颗粒比例相关，且该各向异性强度持续时间由 Shields 数决定。
2026-04-16 cond-mat.soft
Brownian motion of ellipsoidal particles on a granular magnetic bath
本文研究了椭球粒子在磁性粒子组成的颗粒池中的布朗运动。我们用均方位移和均方角位移量化了不同漂浮椭球粒子的流动性，并将扩散系数与浴粒子运动联系起来。在粒子的大半径$R$方面，我们发现平移扩散系数的尺度大致为$1/R^2$和旋转扩散系数的尺度大致为$1/R^4$ ;这是一致的假设，即扩散产生于悬浮粒子下面的浴粒子的随机踢。通过改变磁力，浴颗粒扩散率改变了十倍;在这个范围内，浮动颗粒的平移和旋转扩散改变了五十倍。然而，这两个扩散常数的比例的浮动颗粒是强迫无关的。浮动粒子运动的不寻常方面包括它们的位移的非高斯统计。
2020-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Reorganization of a 2D disordered granular medium due to a small local cyclic perturbation
我们测量实验的重排，由于一个小的本地化的循环位移施加到重力下的刚性颗粒在一个二维几何形状的包装。通过考虑单个粒子位移和粗粒位移场以及平均堆积分数和配位数，我们分析了对这种扰动的响应的演化。我们发现，位移响应是相当长的范围内，并发展相当大的循环次数。我们表明，一个小的差异，在制备方法（诱导自攻容器）导致显着的修改的响应，虽然包装分数的变化是分钟。不仅初始响应，而且其进一步的演化也随着制备而改变，表明系统在许多循环之后仍然保留初始制备的记忆。然而，经过足够数量的周期，两种制备方法的位移响应收敛到一个近径向场与1/r衰减的扰动源。所观察到的制备方法之间的差异似乎与配位数的变化有关（配位数对堆积的演变比堆积分数更敏感）。具体地说，它可以理解为局部拱断裂的影响，这会影响力的横向传递。
2006-05-30 cond-mat.dis-nn 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
Granular structure and heterogeneous deformation preceding avalanches
Navier, CNRS, Univ Gustave Eiffel, ENPC, Institut Polytechnique de Paris（纳维埃实验室，法国国家科学研究中心，巴黎-沙隆恩斯特·盖非尔大学，国立桥梁与道路学校，巴黎理工学院）
本研究通过实验揭示颗粒堆积雪崩前的前兆活动受制备结构与加载方向兼容性影响，但位移衰减和应变标度等空间特征保持稳健，并基于两态模型量化了局部异质性的影响。
2026-09-21 cond-mat.soft
Deformation-Driven Diffusion and Plastic Flow in Two-Dimensional Amorphous Granular Pillars
我们报告了一个结合实验和模拟研究的变形引起的扩散在压实的二维非晶颗粒柱，其中热波动起着微不足道的作用。支柱，由直立在基板上的双分散圆柱形缩醛塑料颗粒组成，通过以恒定速度移动的刚性杆单轴和准静态地变形。柱中的塑性流动和颗粒重排的特征在于通过计算与两个变形阶段之间的每个颗粒相关联的最佳拟合仿射变换应变和非仿射位移。非仿射位移表现出指数交叉从弹道扩散行为的累积偏应变，表明在非热颗粒填料，累积偏应变在热系统中起着时间的作用，并驱动有效的颗粒扩散。通过数值模拟进一步研究了颗粒柱的尺寸效应，发现不同尺寸的颗粒柱在变形过程中遵循自相似的形状演化规律。此外，柱的屈服应力随柱尺寸线性增加。在变形过程中形成的瞬态剪切线的支柱变得更加明显的支柱尺寸的增加。这些基本剪切带的宽度约为颗粒直径的两倍，并且不随柱尺寸而变化。
2015-02-04 cond-mat.soft
Gyratory Shearing Compaction of Granular Materials
本研究聚焦于恒定压力和剪切速率下的颗粒材料回转剪切压实，发现压力是影响压实行为的关键因素，而回转速度和间隙流体黏度影响甚微，且惯性时间尺度在多数情况下起决定作用。
2019-09-29 cond-mat.soft
Internal Avalanches in a Granular Medium
颗粒位移的雪崩可以通过在仓中静止的颗粒材料的内部内产生局部空隙来产生。通过一组单分散圆盘模拟这样一个二维颗粒系统，重复扰动的系统，显示了自组织临界性的所有特征。在雪崩的传播过程中，颗粒之间的竞争产生拱，并在临界状态下获得不同大小的拱的分布。使用一个元胞自动机模型，我们证明了拱的存在决定了模型系统的普遍行为。
1998-08-04 cond-mat.soft
Rearrangement of Granular Surfaces on Asteroids due to Thermal Cycling
本文通过一维热物理传导模型研究小行星表面热循环引起的颗粒相对位移，发现热循环可驱动厘米级扩散流动，并解释细粒物质在低洼处聚集的机制。
2023-08-07 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.geo-ph
Compaction of Granular Columns under Thermal Cycling
本研究通过实验揭示热循环下颗粒柱的压实由容器与颗粒的差异热膨胀驱动剪切所致，并用三种模型量化其缓慢弛豫与老化动力学，为地质和工程应用提供机制见解。
2025-01-23 cond-mat.soft
Evolution of Internal Granular Structure at the Flow-Arrest Transition
采用组构张量描述颗粒材料的内部接触和力网络，研究了颗粒材料在剪切停止和剪切流动状态下内部颗粒结构的演化。当摩擦颗粒的稀释系统受到恒定的压力和剪切应力，体积应力比是很好的预测从其接触和力网络的各向异性在瞬态流之前稳定的剪切流或剪切制动。虽然发病的剪切制动是一个随机过程，逮捕时的织物张量分布在几乎相等的贡献力和接触网络各向异性的体积应力比。随着系统规模的增加，分布似乎变得更窄。在剪切制动状态下的接触网络的各向异性是令人想起的剪切堵塞填料中观察到的织物各向异性。
2020-05-19 cond-mat.soft
Gases, liquids and crystals in granular segregation
我们报告的结果分离的实验研究在一个二元混合物的干颗粒进行水平振荡激励。颗粒薄层是由水平塔板表面的粘滑摩擦相互作用驱动的。随着混合物的填充分数增加，观察到不同相的演变。我们将它们分别鉴定为二元气体、分凝液体和分凝晶体，并提供了鉴定它们性质的微观和宏观方法。最后，我们在我们的颗粒系统和自组装二元胶体混合物中的隔离之间绘制了一些类比。
2004-03-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Signal Transmissibility in Marginal Granular Materials
我们研究的“传输率”的模拟二维包的无摩擦磁盘形成的限制稀释磁盘在一个收缩，周期性的盒子的机械稳定性。两个相对的边界然后被删除，从而允许一组自由运动。在一个边界上的小的自由位移然后在相对的边界上引起成比例的位移。传递性是通过远距离响应区分不同扰动的能力。我们通过连续识别具有{ \em最小}远距离响应的自由正交运动模式来评估可传递性。在这种“悲观”基础上确定的最后一种模式是最具传播性的。这些透射率最高的模式的透射振幅随模式数呈指数下降。在简单弹性介质中也可以看到类似的指数衰减，尽管两个系统中的负责模式在结构上有很大不同。因此，边缘充填体的传递率在性质上类似于简单弹性介质的传递率。我们比较我们的研究结果与最近的研究结果的基础上的投影空间的自由运动到内部网站。
2016-09-17 cond-mat.soft
A Vibrated Compacting Granular System: A DEM Light Scattering Comparison
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
该研究通过DEM模拟振动颗粒系统，发现旋转动力学主导实验信号，揭示颗粒位移低于林德曼长度的动态受限状态。
2026-11-03 cond-mat.soft
Collective nonaffine displacements in amorphous materials during large-amplitude oscillatory shear
利用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones玻璃在周期剪切变形下的瞬态响应。将非晶态固体模拟为低温下的三维Kob-Andersen二元混合物。循环加载施加到缓慢退火，静止的样品，诱导不可逆的颗粒重排在大的应变振幅，导致应力-应变滞后和漂移的势能向更高的值。我们发现，在临界应变振幅附近的循环剪切的初始响应涉及大的非仿射位移的原子不连续的集群。相反，剪切应力振荡的幅度在一定数量的循环后减小，这伴随着剪切带的开始和随后的生长。
2016-12-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Granular Segregation Mechanisms by Cyclic Shear
我们提出了一个三维循环剪切双分散颗粒介质中的示踪剂颗粒的偏析机制的X射线层析成像研究。大的示踪剂被对流拖曳上升到顶部表面，然后由于向下的对流横截面小而被困在那里，这导致分离。此外，我们还发现，由于大示踪剂周围的微扰效应引起的局部结构上下不对称性将导致示踪剂相对于其较小的邻居具有净向上位移，这是分离的另一种机制。
2020-09-17 cond-mat.soft
Erosion dynamics of a wet granular medium
液体可赋予粒状介质强的内聚性质，并赋予类似固体的行为。本文研究了半满转鼓内干颗粒流对湿颗粒物质固定圆形聚集体的冲蚀问题。在旋转过程中，干燥的谷物围绕固定的障碍物流动。我们表明，其直径随时间线性降低低液体含量，湿颗粒被拉出的聚集。这种腐蚀现象受液体性质的控制。腐蚀速率与表面张力呈指数关系减小，而与粘度的-1次方有关。我们提出了一个模型的基础上产生的力的波动内流，解释两个依赖关系：毛细管力作为一个阈值和粘度控制的侵蚀时间尺度。我们还提供了实验，使用不同的流动颗粒证实我们的模型。
2014-12-08 cond-mat.soft
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
Local Plasticity as the Source of Creep and Slow Dynamics in Granular Materials
采用恒压恒应力数值模拟方法，研究了由小面无摩擦颗粒组成的三维颗粒固体单轴压缩蠕变机理。快速单轴压缩，然后缓慢膨胀的基础上预测的对数蠕变现象。细观力学分析表明，颗粒蠕变和颗粒尺度变形之间存在相关性。大应变的局部区域出现在蠕变过程中，并且随着时间的推移在幅度和尺寸上增长。此外，非仿射颗粒位移的积累与局部应变线性增加，从而提供洞察应力驱动的蠕变演化过程中的塑性耗散的起源。在没有摩擦的情况下，慢对数动力学的预测表明在颗粒固体蠕变过程中塑性耗散作用的普遍性。
2016-03-24 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
A biaxial apparatus for the study of heterogeneous and intermittent strains in granular materials
我们提出了一个专门设计的实验装置来研究颗粒材料的破坏前兆。将粒状材料样品置于乳胶膜和玻璃板之间。通过对样品施加真空来施加有效围压。在垂直方向上施加位移控制压缩，而试样在平面应变下变形。扩散波光谱可视化设置可以测量玻璃板附近的变形。在描述了这个实验装置的不同部分后，我们提出了一个演示实验，在加载过程中测量非常小的（顺序$10^{-5}$）异质应变。
2013-12-17 cond-mat.soft
Friction-controlled reentrant aging and fluidization in granular materials
本研究通过离散元模拟揭示摩擦在颗粒材料循环剪切压实中的双重作用，发现重入的非单调流化行为，并阐明其控制老化与流化的微观机制。
2025-10-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of particle compressibility on structural and mechanical properties of compressed soft granular materials
颗粒材料的力学性能的变化，引起的颗粒的内在可压缩性的变化，通过基于有限元和接触动力学方法相结合的数值模拟进行了研究。组装的无热的2D颗粒进行准静态单轴压缩到接近$1$的包装分数。受赫兹极限接触力学的启发，我们表明，颗粒的可压缩性对全局和局部应力的影响，可以通过只考虑系统的填充分数来描述。这一结果，证明在整个范围内的可访问的包装分数的情况下，无摩擦的颗粒，仍然是相关的中等颗粒间的摩擦系数。摩擦颗粒所观察到的微小差异源于系统中的不可逆局部重组，后者由颗粒的可压缩性促进。
2020-04-02 cond-mat.soft
Contact transience during slow loading of dense granular materials
利用离散元（DEM）模拟球和球簇组装体，研究了准静态变形过程中颗粒运动的不规则性。共分析了三种类型的粒子间运动：粒子中心的相对运动，两个粒子在其接触处的物质点的相对运动，以及接触穿过粒子表面的遍历。运动是滚动、滑动和接触处的弹性变形的复杂组合，并且所有运动都是高度不规则和变化的，随着应变的增加而增加。粒子中心的相对运动与粒子的仿射位移的相对运动有很大的差别。非凸球团粒子的运动比球形粒子的运动更有规律。本文还研究了两个远程粒子之间的距离和它们的成对相对位移的影响。即使对于由多于六个中间粒子分开的粒子对，相对运动也不符合平均变形（仿射）场。力链被证明是短暂的功能，仅短暂地跨越过去的应变生存。
2018-12-18 cond-mat.soft
Granular packs under vertical tapping: structure evolution, grain motion, and dynamical heterogeneities
利用分子动力学模拟研究了颗粒状介质在一系列流体脉冲作用下的压实动力学。我们的研究集中在三个不同的水平：宏观（体积分数），介观（Vorono\"体积，力分布）和微观（晶粒位移）。我们表明，压实过程中有许多特点，这是让人想起玻璃形成系统的缓慢动态，如前所述。例如，平均体积分数随时间缓慢增加，并遵循拉伸指数定律接近一个稳定值，并且相关的压实时间随着敲击强度的降低而发散。对微观量的研究也证明了与玻璃形成者动力学的相似性，如动力学不均匀性和颗粒的空间相关运动的存在;然而，它也表明存在重要的质的差异，例如笼效应的作用。通过比较粒子的Vorono\"体积及其在一次敲击中的位移，证明了系统在颗粒水平上的几何和动力学之间的相关性。
2007-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Measurements of Grain Motion in a Dense, Three-Dimensional Granular Fluid
我们用核磁共振技术测量了芥菜籽在15g垂直振动下的短时三维位移。该技术平均在一个时间间隔内，其中颗粒弹道移动，给出了一个直接测量的颗粒温度分布。最近的非弹性硬球的流体动力学理论很好地描述了致密的，较低的部分的样品。在自由上表面附近，平均自由程大于颗粒直径，流体动力学描述失效。
2001-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ultra-stable shear jammed granular material
干燥的颗粒状材料，如沙子、砾石、药丸或农业谷物，在压缩或剪切时会变硬。在低密度下，人们可以在不遇到任何阻力的情况下扭曲颗粒材料容器的形状。在各向同性压缩下，材料将达到一定的{ \it堵塞}密度，然后抵抗进一步的压缩。当剪切阻力在低于堵塞密度的密度下出现在系统中时，会发生{ \em剪切堵塞}，并且这种状态的弹性特性对工业和地球物理过程具有重要意义。我们报告的剪切堵塞颗粒材料的机械性能的变化进行小振幅，准静态循环剪切的实验观察。我们研究了一层塑料圆盘局限于剪切细胞，用光弹性测量测量所有粒子间的矢量力。对于足够小的循环剪切振幅和足够大的初始剪切，材料发展到一个意想不到的“超稳定”状态，其中所有的颗粒位置和颗粒间的接触力保持不变后，每个完整的剪切循环数千个周期。与原始剪切堵塞状态相比，这些状态对小的外加剪切的应力响应接近弹性。
2022-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experimentally measuring rolling and sliding in three-dimensional dense granular packings
我们实验测量了一个三维颗粒系统在循环压缩下的可逆性。我们使用折射率匹配的流体对颗粒进行成像，然后使用变分自动编码器的人工智能对图像进行分析。这些技术使我们能够跟踪所有颗粒的平移和3D旋转，其精度足以推断滑动和滚动位移。我们的观察揭示了颗粒流中三维旋转运动所起的独特作用。我们发现，旋转和接触点的运动占主导地位的动力学在散装，远离扰动的来源。此外，我们确定的3D旋转是不可逆的循环压缩下。因此，接触点滑动，这是耗散，积累整个周期。使用数值模拟的准确性，我们的实验支持，我们发现，大部分的耗散发生在散装，其中晶粒旋转比他们翻译。我们的观察表明，需要对三维旋转进行分析，以了解颗粒材料独特而强大的吸收和耗散能量的能力。
2022-08-03 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Formulation and numerical implementation of micro-scale boundary conditions for particle aggregates
本文的目的是提出一种新的方法来处理细观结构边界条件的分析粒状材料。的颗粒状组件的响应建模通过离散元法（DEM），一致的微观-宏观均匀化计划制定在从连续到离散设置的过渡。三个经典类型的边界条件（位移，周期和位移）的伺服控制方法来实现。开发了两种类型的算法，考虑或不考虑粒子的位移场的初始预测。此外，为了以更真实的方式模拟宏观变形对微观结构的影响，引入了混合类型的边界条件，即经典边界条件的组合。一系列DEM模拟的算法的有效性进行了测试。最后研究了微结构形态和微结构尺寸对整体响应的影响。
2017-02-24 cond-mat.soft
Topological constraints suppress shear localization in granular chain ensembles
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究通过颗粒链集合实验和模拟，揭示拓扑约束抑制剪切局部化并增强剪切硬化，为理解颗粒流变特性提供了新视角。
2026-02-10 cond-mat.soft
