Intrinsic structural features in jammed disordered packing of monodisperse spheres
提出了一种新的四面体结构模型，系统地表征了不同摩擦系数的单分散球堵塞无序堆积的几何结构。一个内在的结构特征，揭示了所有堵塞的无序填料，这是由包装分数，独立于颗粒间的摩擦。此外，与晶相相关的结构构型比几何阻挫构型更普遍。此外，不规则的单形被发现在密度的增加中起着关键作用，而不是规则的单形，与以前的预期相反。我们的模型提供了一个内在的结构基础的随机密堆积。
2020-10-05 cond-mat.soft
Disordered jammed packings of frictionless spheres
在低体积分数时，无摩擦球的无序排列被发现在un-cuffed状态无法支持施加的应力，而在高体积分数时，他们被发现在堵塞状态与机械强度。在这里，我们表明，专注于硬球零压力极限，未堵塞和堵塞状态之间的过渡不会发生在一个单一的值的体积分数，但在整个体积分数范围内。这一结果是通过直接数值构造的无序堵塞状态的体积分数之间变化的两个限制，$0.636$和$0.646$。我们确定这些限制与无摩擦球的随机松散堆积体积分数$\rl$和随机紧密堆积体积分数$\rc$，分别。
2010-10-05 cond-mat.soft
Basic Understanding of Condensed Phases of Matter via Packing Models
包装问题一直是一个来源的魅力千年和他们的研究产生了丰富的文献，跨越众多学科。对硬颗粒堆积模型的研究提供了对物质凝聚相的结构和本体性质的基本见解，包括低温状态（例如，分子和胶体液体、晶体和玻璃）、多相非均匀介质、颗粒介质和生物系统。离散填充在纯数学中有着重要的意义，包括离散几何和数论。这一观点回顾了有关的理论和计算文献的平衡，亚稳态和非平衡硬粒子包装在各种欧几里德空间维度的包装。在堵塞填料的情况下，重点将放在“几何结构”的方法，它提供了一个强大的和统一的手段，定量表征个别填料通过堵塞类别和“秩序”地图。它包括极端堵塞状态，包括密集包装，最大随机堵塞状态，和最低密度堵塞结构。同样的球，球的尺寸分布，和非球形颗粒的填料也进行了调查。我们通过确定未来研究的挑战和开放问题来结束这篇综述。
2018-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Densest vs. jammed packings of 2D bent-core trimers
我们确定了最大密度的晶格填充的切线盘三聚体与固定键角（$θ= θ_0$），并将它们与它们的非最大密度，但严格堵塞的晶格填充以及无序堵塞的状态，他们形成了一系列的压缩协议。虽然只有$θ_0 = 0,\ 60^\circ,\ \rm{and}\ 120^\circ$三聚体可以形成三角形晶格，但所有$θ_0$的最大密度最大对称填充仅分为两类，它们的键拓扑结构不同：$0 < θ_0 < 60^\circ$的半伸长三角形和$60^\circ < θ_0 < 120^\circ$的伸长短方形。简并的存在下，较低的对称性版本，这些densitivepackings结合几个家庭的密度较低，但严格堵塞的晶格填料的行为一致，以促进堵塞。
2018-08-26 cond-mat.soft
Structure of marginally jammed polydisperse packings of frictionless spheres
我们建模的包装结构的一个边际堵塞散装合奏的多分散球体使用扩展granocentric模式明确考虑到摇铃。这导致了填料的特征参数（例如，相邻体的平均数和振子的分数）与径向分布函数g（r）之间的关系。我们发现模型预测的g（r）和包装模拟以及实验堵塞的乳液液滴之间的良好协议。所观察到的定量协议开辟了一条道路，对成像和散射实验堵塞粒子系统的完整结构表征。
2014-11-02 cond-mat.soft
Disordered surface vibrations in jammed sphere packings
本文研究了由球填充引起的无序弹簧网络在自由表面附近的振动特性。在没有表面的块体系统中，很好地理解，这种系统具有向下延伸到频率标度$ω^*$的振动模式密度的平台。该频率由$ΔZ = \langle Z \rangle - 2d$控制，$ΔZ = \langle Z \rangle - 2d$是球体的平均坐标与系统的两倍空间维度$d$之间的差，其在干扰转变时消失。在自由表面的存在下，我们发现，有一个密度的无序振动模式与表面，远远低于$ω^*$延伸。这些低频表面模式的总数由$ΔZ$控制，并且它们衰减到体中的轮廓具有两个特征长度尺度，当接近干扰转变时，其发散为$ΔZ^{-1/2}$和$ΔZ^{-1}$。
2014-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Common Packing Patterns for Jammed Particles of Different Power Size Distributions
The University of Tokyo（东京大学）
研究揭示了不同幂级尺寸分布紧密粒子在二维随机堆积中存在共同接触数分布及更高阻塞点，提出基于特征长度模糊性的新型分类方案。
2022-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A geometric-Structure Theory for maximally Random Jammed Packings
最大随机堵塞（MRJ）颗粒填料可以被视为原型玻璃，因为它们是最大程度地无序，同时是机械刚性的。在无摩擦颗粒的其他堆积特性中，MRJ堆积密度的预测仍然提出了许多理论挑战，即使是全等的球体或圆盘。使用的几何结构的方法，我们推导出第一次一个非常广泛的一类二维无摩擦包装，即二元凸超盘，形状，连续插入圆和正方形之间的MRJ密度的高精度公式。
2016-05-22 cond-mat.soft
Free volume distribution of nearly jammed hard sphere packings
我们计算了单分散和双分散硬球构型的近堵塞堆积的自由体积分布。这些分布与流体的分布在性质上不同，在大的自由体积处显示幂律尾部，这构成了几乎堵塞的配置的明显特征，持续中等程度的减压。我们再现和解释所观察到的分布，考虑对关联函数内的第一协调壳层堵塞硬球配置。分析了阻塞附近状态方程的特征，讨论了观测到的自由体积非球面性对状态方程的意义。
2014-07-25 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
Characterization of Maximally Random Jammed Sphere Packings: II. Correlation Functions and Density Fluctuations
在本系列的第一篇论文中，我们引入了Voronoi关联函数来描述最大随机阻塞（MRJ）球填充的结构。在本文中，我们确定了各种关联函数，可以严格相关的有效物理性质的MRJ球包装和比较它们的重叠领域和平衡硬球系统的相应的统计描述符。这种结构描述符出现在严格的边界和公式的有效传输特性，扩散和反应常数，弹性模量，和电磁特性。首先，我们计算两点，表面空隙，表面表面关联函数，我们推导出明确的分析公式有限硬球包装。我们分析表明，如何在MRJ填充球之间的接触转化为不同的功能行为，这些两点关联函数，不出现在其他两个模型在这里检查。然后，我们展示了谱密度如何将MRJ堆积与其他无序系统区分开来，因为谱密度在无限波长的极限处为零。这些填料是超均匀的，这意味着在大尺度上的密度波动被抑制。此外，我们研究和计算排斥概率和孔径分布以及局部密度波动。我们猜想，对于一般的无序硬球填充，一个中心极限定理持有的球形观察窗口内的点的数量。我们的分析将材料科学，化学，物理和数学中感兴趣的问题联系起来。在第三篇论文中，我们将评估边界和估计主机的不同的物理性质的MRJ球填料的结构特征的基础上，本文分析。
2016-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluorescent contacts measure the coordination number and entropy of a 3D jammed emulsion packing
根据定义，被堵塞的物质是光不可穿透的，使得3D几何形状的表征变得困难。染色的、折射率匹配的乳剂的共焦显微镜仍然允许人们对堵塞的系统成像。在这里，我们解释了增强荧光的机制的起源在堵塞的乳液液滴的接触方面的蓝移荧光发射带由于在界面环境的极性的变化。然后，我们使用这些信息来确定乳胶中的接触网络，它模拟了一个无摩擦的堵塞系统。这使得能够实验测定平均配位数$<Z >$，给出$<Z > \approx 6$的理论预测值。此外，该方法使实验测量的熵的包装从网络的接触。
2006-05-31 cond-mat.soft
Tuning Jammed Frictionless Disk Packings from Isostatic to Hyperstatic
我们进行了广泛的计算研究的二维静态bidisperse磁盘包装使用两个不同的包装生成协议。第一个涉及在热淬火速率$r$和初始填充分数的范围内将平衡的液体配置热淬火至零温度，然后以小步骤压缩和减压以在堵塞开始时达到填充分数$ϕ_J$。对于第二个，我们种子系统的初始配置，促进微观和宏观相分离的填料，然后压缩和解压到$ϕ_J$。我们发现，无定形，均衡包装存在于一个有限的范围内的包装分数从$ϕ_{\rm min} \le ϕ_J \le ϕ_{\rm max}$在大系统的限制，与$ϕ_{\rm max} \approx 0.853$。与以前的计算一致，我们得到了$r > r^*$的$ϕ_{\rm min} \approx 0.84$，其中$r^*$是速率，高于该速率，$ϕ_J$对速率不敏感。我们进一步比较了等静压填料与超静压填料的结构和机械性能。结构表征包括接触数、键取向顺序和大小颗粒的混合比。我们发现，均衡包装的位置和组成无序，而键取向和组成顺序增加与接触数的超静定包装。此外，我们计算的静态剪切模量和正常模式频率的静态填料，以了解在何种程度上的机械性能的无定形，均衡填料是不同的部分有序填料。我们发现，填料的机械性能不断变化的接触数的增加，从等静压到超静压。
2010-07-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterization of Maximally Random Jammed Sphere Packings. III. Transport and Electromagnetic Properties via Correlation Functions
在本系列的前两篇论文中，我们通过计算各种不同的关联函数、谱函数、空穴概率和局部密度涨落，描述了长度尺度上最大随机堵塞（MRJ）球填充的结构。从MRJ填料的显著结构特征，特别是其无序的超均匀性，可以预期的特殊的物理性能。在这里，我们采用这些结构描述符来估计有效的传输和电磁性能，通过严格的界限，精确的扩展，和准确的解析近似公式。这些性质公式包括界面边界以及平均存活时间和流体渗透率的普遍标度律。我们还估计了完全吸收陷阱中与布朗运动有关的主弛豫时间。对于电磁波的传播在长波长的限制，我们表明，在另一种介电材料的矩阵内的介电MRJ球的分散形式，一个非常好的近似，一个无耗散的无序和各向同性的两相介质的任何相位介电对比度。我们比较的MRJ球包装的有效性质的重叠领域，平衡硬球包装，硬球晶格。此外，我们推广的结果，微观和宏观各向异性包装的球体张量有效的性质。分析界限预测与这些结构相关的物理性质的定性趋势，这为更耗时的模拟和实验提供了指导。它们特别为实验提供动力，以设计具有由超均匀性产生的独特体积特性的材料，包括结构颜色和颜色传感应用。
2018-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jammed lattice sphere packings
我们产生和研究的均衡堵塞硬球晶格的合奏。这些晶格是通过压缩的周期性系统与自适应单位细胞包含一个单一的领域，直到机械稳定的点。我们提出了详细的数值数据的密度，对相关性，力的分布，和结构因素，这样的晶格。我们发现，这个模型保留了许多经典硬球模型的关键结构特征，并提出它作为一个模型的干扰和玻璃化转变，使探索更高的维度比通常可访问的。
2014-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math.MG
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
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
Characterization of maximally random jammed sphere packings: Voronoi correlation functions
我们的最大随机堵塞（MRJ）球填充的结构特征通过计算闵可夫斯基泛函（体积，表面积和积分平均曲率），其相关的Voronoi细胞。这些泛函的Voronoi细胞在MRJ球填料的概率分布函数是定性类似的平衡硬球液体和部分甚至不相关的泊松点过程，这意味着这种局部统计是相对结构不敏感。这并不奇怪，因为单个Voronoi单元的Minkowski泛函仅包含局部信息，并且对全局结构信息不敏感。为了改善这一点，我们引入的描述符，将非本地信息通过关联函数的闵可夫斯基泛函的两个细胞在一个给定的距离，以及某些细胞的细胞概率密度函数。我们评估这些高阶函数为我们的MRJ包装以及平衡硬球和泊松点过程。我们在超均匀MRJ填充的Voronoi体积中发现了强的非线性关系，这与以前对其他对相关性的发现一致[A. Donev等人，物理修订版信函95，090604（2005）]，表明大尺度体积波动通过伴随大Voronoi单元和小单元而被抑制，反之亦然。与上述局部Voronoi统计相反，Voronoi细胞的关联函数定性地区分MRJ球填料（原型玻璃）的结构与相关平衡硬球液体的结构。此外，虽然我们没有发现任何完美的二十面体（局部denominable可能的结构，其中一个中心球接触12个邻居）的MRJ包装，初步Voronoi拓扑分析表明存在强烈扭曲的二十面体。
2015-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
High-resolution of particle contacts via fluorophore exclusion in deep-imaging of jammed colloidal packings
要了解堵塞胶体的随机填料的结构特性，需要对接触网络进行前所未有的高分辨率测定，从而为填料提供机械稳定性。在这里，我们解决了一种新的策略的基础上荧光团信号排除的量子点纳米粒子的接触点的接触网络的测定。我们使用荧光标记方案的粒子灵感来自生物学和生物界面科学结合在接触区域的荧光团排斥。该方法提供了高分辨率的接触网络数据，使我们能够测量的胶体包装的边缘稳定性附近的结构特性。我们确定的力分布，软模式，关联函数，配位数和自由体积的标度律定义的普遍性类堵塞的胶体填料，并可以与理论预测。接触检测方法在干扰和玻璃物理学的界面上开辟了进一步的实验测试。
2017-08-15 cond-mat.soft
Edwards Statistical Mechanics for Jammed Granular Matter
在1989年，山姆·爱德华兹爵士提出了一个有远见的建议，使用类似于热平衡统计力学的等概率堵塞状态的体积系综来处理堵塞的颗粒材料，尽管它们具有固有的非热特性。从那时起，统计力学的方法堵塞的物质已经获得了大量的关注，由理论家和实验学家。在这里，我们回顾了一个系统的方法来堵塞的问题的基础上爱德华兹统计力学合奏。我们讨论了基于体积函数的微正则系综和正则系综的构造，它取代了阻塞系统中的哈密顿量。在各个层次的近似方案的重要性，强调导致合奏平均数量，如包装分数和接触力分布的定量预测。概述了阻塞状态的现象学和实验，模拟和理论模型，仔细检查强假设爱德华兹的方法，包括最近的结果表明爱德华兹遍历假设的有效性阻塞状态。讨论了组成颗粒范围从球形到非球形（如二聚体、聚合物、椭圆体、球柱体或四面体）、硬颗粒和软颗粒、摩擦颗粒、无摩擦颗粒和粘性颗粒、任何尺寸的单分散颗粒和多分散颗粒的包装的理论框架，提供了对所有堵塞物质统一相图的见解。此外，还建立了Edwards系综亚稳堵塞态与自旋玻璃亚稳性之间的联系。这突出表明，包装问题可以被理解为一个约束满足问题排除体积和力和扭矩平衡导致爱德华兹合奏之间的统一框架的等概率堵塞状态和平衡自旋玻璃。
2017-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy of jammed matter
我们研究摩擦球无序堆积的随机性。我们计算的熵的三维包装通过力和体积合奏堵塞的物质，介观系综和数值模拟使用体积涨落分析和图论方法。得到了表征堵塞物不同状态的熵、体积分数和压实度的状态方程。在介观层次上，熵在随机紧密堆积时为零。堵塞系统的熵揭示了随机松散包装比随机紧密包装更无序，允许对这两个极限进行明确的解释。
2009-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Instabilities of jammed packings of frictionless spheres under compression
我们考虑的振动态密度的贡献和分布的能量势垒高度的初始不稳定性的玻璃建模的一个拥挤的包装球。在接近不稳定性时，正常模式的频率和进入新的基态的能垒高度都消失了。这些不稳定性对振动态的密度产生贡献，在低频$ω$下，该贡献按$ω^3$标度，但在热力学极限下消失。此外，他们影响的非谐性能，能量势垒$ΔH$的分布，给出的贡献，规模为$ΔH^{-1/3}$在低势垒高度，这应该是普遍的堵塞和玻璃系统。
2017-04-04 cond-mat.soft
Force Mobilization and Generalized Isostaticity in Jammed Packings of Frictional Grains
我们表明，在缓慢生成的二维填充摩擦球，摩擦力的一个显着的部分在于库仑阈值-小压力p和摩擦系数μ，约一半的接触。将这些接触解释为受约束导致均衡性的广义概念，其涉及完全动员的接触的最大分数和接触数量。对于p-> 0，我们的摩擦填料在μ的整个范围内近似满足这个关系。这与先前的推测一致，即在堵塞时，平缓形成的填料应该是边缘固体。此外，接触数和堆积密度与p和μ成比例。
2006-10-07 cond-mat.soft
Energy transport in jammed sphere packings
我们计算的正常模式的振动堵塞球填料获得的能量扩散率，运输的光谱措施。在玻色子的峰值频率，我们发现一个Ioffe-Regel交叉从扩散率，随着频率迅速下降到一个几乎是频率无关的。当系统向干扰过渡解压缩时，该交叉频率移到零，提供了几乎恒定扩散率的频率制度的明确证据。这样的制度，假设存在于玻璃中，以解释热导率的温度依赖性，因此似乎是从堵塞过渡的属性。
2008-11-17 cond-mat.soft
Contact nonlinearities and linear response in jammed particulate packings
无摩擦的无热颗粒的填料，只有当它们重叠时才相互作用，作为填料密度的函数经历堵塞过渡。这种填料为干扰理论提供了基础。这个理论基于这样的观察：尽管存在大量无序构型，但对线性有序的机械响应仅取决于到跃迁的距离。我们调查的有效性和实用性，这样的测量调用谐波近似，并表明，尽管粒子进出接触，有一个定义良好的线性制度的热力学极限。
2014-12-31 cond-mat.soft
Static Structural Signatures of Nearly Jammed Disordered and Ordered Hard-Sphere Packings: Direct Correlation Function
已知在硬粒子系统中，动态特征先于干扰，但静态结构特征已被证明更加难以捉摸。压缩硬颗粒填料对堵塞造成日益增长的超均匀性的观察铺平了道路，堵塞作为一个“倒临界点”的直接关联函数$c(r)$发散的分析。我们建立了$c(r)$和总关联函数$h(r)$的各种奇异性之间的定量关系，提供了一个具体的方法来识别必须在$c(r)$中表示的功能，如果一个人希望准确地再现对关联函数的细节。我们还分析了系统的三维单分散硬球的直径$D$，因为他们的方法有序和无序堵塞的配置。对于后者，我们使用Lubachevsky-Stillinger（LS）和Torquato-Jiao（TJ）填充算法，这两种算法都生成无序填充，但可以显示出明显的结构差异。我们确定了一个短期的缩放$c(r) \propto -1/r$作为$r \rightarrow 0$，并表明，这一点，随着发展中的三角洲功能在$c(D)$，是一个后果，越来越长的范围在$c(r)$。在冻结密度附近，我们确定了TJ和LS生成的配置之间的结构因子$S(k)$以及$c(r)$的定性差异，并将它们与协议的包装动力学差异联系起来。从这两种算法的结构因子，接近零的低波数限制的干扰接近，并显示出相应的幂律衰减$c(r)$大$r$的结果。我们的工作进展的概念，表现出静态签名硬颗粒包装，因为它们接近干扰，并强调了效用的直接关联函数作为一种手段，监测一个初期的刚性网络。
2016-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The structural, vibrational, and mechanical properties of jammed packings of deformable particles in three dimensions
该研究探究三维可变形颗粒阻塞堆积的特性，发现弯曲能的有无会显著影响振动模式、等静压性及剪切模量与压强的标度关系，强调了颗粒形变和形状变化对软材料建模的重要性。
2021-08-22 cond-mat.soft
Elasticity of Jammed Packings of Sticky Disks
大量的软质材料在高填充率下堵塞在非晶态固体中。这种非平衡相变最好在模型系统的上下文中理解，在该模型系统中，粒子在重叠时弹性排斥。然而，最近的研究表明，在粒子之间引入任何有限的吸引力都会改变跃迁的普适性类别。这个新的“粘性干扰”类的特性几乎完全没有被探索过。我们使用分子动力学模拟和标度分析来确定剪切模量，体积模量，和协调的边缘固体接近粘性堵塞点。在每一种情况下，系统的行为都与纯粹排斥的情况有着明显的质的区别。
2020-02-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-affine response: jammed packings versus spring networks
我们比较弹簧网络的弹性响应，其接触几何形状是来自真实的无摩擦盘填料，网络随机切割债券在一个高度连接的网络来自一个良好的压缩填料。我们发现，剪切响应的包装衍生网络，剪切和压缩响应的随机切割网络，都是相似的：弹性模量线性消失附近的干扰，和分布特征的局部几何形状的响应规模与距离干扰。压缩包装衍生网络是例外：弹性模量保持不变，几何分布不表现出简单的缩放。我们的结论是，堵塞的填料的压缩响应是异常的，而不是剪切响应。
2009-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Comparison of Shear and Compression Jammed Packings of Frictional Disks
我们比较的结构和机械性能的机械稳定（MS）填料的摩擦盘在两个空间维度（2D）产生的各向同性压缩和简单的剪切协议从离散元建模（DEM）模拟。我们发现，平均接触数和包装分数在堵塞发作是相似的（相对偏差$< 0.5\%$）MS填料通过压缩和剪切产生的。与此相反，平均应力各向异性$\langle {\hat Σ}_{xy} \rangle = 0$的MS填料产生通过各向同性压缩，而$\langle {\hat Σ}_{xy} \rangle >0$的MS填料产生通过简单的剪切。为了研究MS填料的应力状态的差异，我们开发了填料生成协议，首先解开MS填料，去除摩擦接触，然后重新堵塞它们。使用这些协议，我们能够获得几乎相同的颗粒的位置和应力各向异性分布相比，原来的堵塞填料重新堵塞填料。然而，我们发现，当我们直接比较的原始堵塞和重新堵塞的填料，有有限的应力各向异性偏差$Δ{\hat Σ}_{xy}$。的偏差是小于通过枚举的零空间内的接触网络通过DEM模拟产生的力的解决方案所获得的应力各向异性波动。这些结果强调，即使压缩和剪切堵塞协议生成具有相同接触网络的填料，在每个接触处的法向力和切向力可能存在残余差异，因此应力各向异性存在差异。
2019-06-02 cond-mat.soft
Fundamental challenges in packing problems: from spherical to non-spherical particles
特定形状的物体的随机堆积在科学和工程中是普遍存在的。然而，这种拥挤的物质状态由于涉及到强烈的位置和方向相关性而避开了任何系统的理论处理。近年来，从传统统计力学的精神出发，从定体积系综出发，对堵塞物质的基本描述取得了进展。最近的研究表明，这种方法，首先介绍了S。F. Edwards在二十多年前提出的，可以被铸造成一个预测框架来计算球形和非球形颗粒的堆积分数。
2014-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A simple random matrix model for the vibrational spectrum of jammed packings
为了更好地理解结构玻璃中令人惊讶的低频振动模式，我们研究了稀疏随机矩阵的大集合的光谱，其中无序由键重分布和网络协调控制。我们发现$D(ω)$有三个制度：一个非常低的频率制度，可以预测分析使用极值统计，准本地化模式的中间制度，和高原与$D(ω) \sim ω^0$。在键重均匀的特殊情况下，中间状态显示$D(ω) \sim ω^4$，与网络协调和系统大小无关，正如最近在结构玻璃模拟中发现的那样。
2018-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random close packing revisited: How many ways can we pack frictionless disks?
我们使用一种算法在2d中创建50-50个双分散混合物的光滑圆盘的集体堵塞（CJ）包装，在该算法中，我们连续压缩或膨胀软颗粒，并在每一步最小化总能量，直到颗粒刚好接触。我们专注于2D中的小系统，因此能够找到每个系统大小的几乎所有集体堵塞状态。我们将用于在特定填充分数$ϕ$处获得集体堵塞状态的概率$P(ϕ)$分解为两个复合函数：1）CJ填充分数的密度$ρ(ϕ)$，其仅取决于几何形状;以及2）频率分布$β(ϕ)$，其取决于用于创建它们的特定算法。我们发现，功能$ρ(ϕ)$是尖锐的峰值和$β(ϕ)$指数依赖于$ϕ$。我们预测，在无限系统尺寸限制的行为$P(ϕ)$在这些系统中是由CJ包装分数的密度-而不是频率分布。这些结果表明，当$N \to \infty$时，$P(ϕ)$中峰的位置可用作随机紧密堆积的协议无关定义。
2005-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Densest versus jammed packings of bent-core trimers
我们使用一种新的方法确定了具有固定键角的切球三聚体（$θ= θ_0$）的最大稠密堆积，并将其与它们在准静态和动态非热压缩下形成的无序堵塞状态进行了对比。具有3D紧密堆积的$θ_0$的不可分解性本身不会抑制致密3D晶体的形成;所有$θ_0$都允许与$ϕ_{max}(θ_0) > 0.97ϕ_{cp}$形成晶体。三聚体总是能够排列成由密排的双层或三层三角形晶格平面组成的周期性结构，由适应不相容性的“间隙层”隔开。所有体系的$ϕ_J$均显著低于单体值，表明三聚体的淬灭键长和键角约束总是起到促进堵塞的作用。$ϕ_J$随$θ_0$的变化很大;直链（$θ_0 = 0$）三聚体使$ϕ_J$最小化，而封闭（$θ_0 = 120^\circ$）三聚体使其最大化。具有较低$ϕ_J(θ_0)$的三聚体的边缘堵塞状态表现出可量化的更大的无序性，而小$θ_0$的较低$ϕ_J$显然是由三聚体在接近线性时降低的有效构型自由度引起的。
2019-06-28 cond-mat.soft
Localized and extended dynamical correlation lengths in jammed packings of soft athermal disks under slow shear
采用分子动力学模拟方法研究了有限速率剪切作用下非热软圆盘填料堵塞的动力学行为。特别是，我们调查的空间结构的应力降事件，这有望提供有关塑性的信息。研究应力降事件中的位移场，我们发现在低速率极限下有两种性质不同的事件：局部事件和扩展事件。我们进一步研究了事件的时间演化，并澄清这两种类型的事件是由于振荡运动的应力，这是唯一的有限速率剪切下的系统。两种类型的事件之间的区别在于事件所处的状态：当局部事件发生在塑性事件期间时，扩展事件发生在弹性分支中。
2021-04-17 cond-mat.soft
Correlation of plastic events with local structure in jammed packings across spatial dimensions
在堵塞填料中，通常认为局部结构只在特定的区域起重要作用。相对过量配位的标准偏差$σ_Z/ Z_\mathrm{c}$像$1/\sqrt{d}$一样衰减，因此局部结构在高空间维度中不起作用。此外，在任何固定的尺寸$d \geq 2$，有发散的长度尺度的压力消失接近unjamming过渡，再次表明，局部结构不应足以描述响应。在这里，我们挑战的假设，当地的结构并不重要，在这些情况下。在模拟堵塞的包装下无热，准静态剪切，我们使用机器学习，以确定一个本地的结构变量，柔软度，与重排尺寸$d=2$到$d=5$。我们发现，在所有研究的$d$中，软度--甚至仅仅是配位数$Z$ --在很宽的压力范围内都能很好地预测重排。这一结果提供了直接的证据，局部结构可以发挥作用，在更高的空间维度。
2020-11-25 cond-mat.soft
Diagnosing hyperuniformity in two-dimensional disordered jammed-packings of soft spheres
超均匀性是物质的一种状态，在这种状态下，密度波动在最大的长度尺度上趋于零。然而，确定实验系统是否是超均匀的任务在实验上是具有挑战性的，由于有限的分辨率，噪声和样本大小的影响表征测量的效果。在这里，我们探讨这些问题，采用视频光学显微镜研究超均匀性现象在无序的二维堵塞包装的软球。使用实验和模拟相结合，我们的颗粒多分散性，图像噪声和有限尺寸的影响分配的超均匀性的有害影响的特征，我们开发了一种方法，允许改善诊断超均匀性从真实空间测量。这种改进的关键是一个简单的包装重建算法，结合粒子多分散性，以尽量减少自由体积。此外，仿真结果表明，超均匀性可以更准确地确定在直接空间比在倒易空间作为一个有限的样本容量的结果。最后，软聚合物球的实验胶体填料被证明是超均匀的。
2014-08-20 cond-mat.soft
Normal Modes in Model Jammed Systems in Three Dimensions
本文分析了三维机械稳定颗粒填充物的振动谱和简正模态，在一定的压缩范围内，从填充物失去刚性的堵塞过渡区附近到远高于堵塞过渡区，在高频下，简正模态在所有压缩下都是局部化的。在低频率下，模式的性质在某种程度上取决于压缩。在大的压缩下，远离转变，最低频率的正常模式具有一些平面波的特征，虽然小于人们对晶体或各向同性固体的期望。在低压缩附近的干扰过渡，最低频率的模式既不是平面波，也没有本地化。我们表征这些差异，突出不寻常的分散行为，出现轻微堵塞的固体。
2008-03-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Force indeterminacy in the jammed state of hard disks
通过接触动力学研究硬盘颗粒包装，接触动力学是探索接触力空间中允许的力实现的适当技术。对于给定的摩擦系数值，产生摩擦力，然后找到固定接触的平衡力系综。我们研究的力量波动在这个合奏。在零摩擦的极限，波动消失，根据均衡的包装。波动的幅度具有非单调的摩擦依赖性。小摩擦的增加可以归因于库仑锥的角度的开口，而随着摩擦的增加而减少是由于接触网络的连接性的降低，导致局部的、独立的不确定性簇。我们讨论的相关性的不确定性包装的可变形颗粒和机械响应性能。
2005-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generating ultradense jammed ellipse packings using biased SWAP
本文提出结合偏置SWAP蒙特卡洛与瞬态自由度的生长算法，生成超密无序椭圆堵塞堆积，发现其具有更低密度涨落和更强局部向列序，并揭示了不同长宽比下分馏结构的定性差异。
2024-09-28 cond-mat.soft
Emergence of Intermediate Range Order in Jammed Packings
通过大规模离散元模拟分析单分散球体堵塞堆积，发现中等波数处涌现的前峰与局部配位数涨落相关，揭示了摩擦和制备历史对中程有序性及大尺度结构特性的影响。
2025-06-02 cond-mat.soft
Soft Sphere Packings at Finite Pressure but Unstable to Shear
无热软球填料什么时候卡死？任何与实验相关的定义至少必须要求一个堵塞的填料来抵抗剪切。我们证明了广泛使用的（数值）协议，其中颗粒被压缩在一起，可以并确实产生包装是不稳定的剪切-和产生这样的包装的概率达到一个附近的干扰。我们引入了一个新的协议，通过允许系统探索不同的盒子形状，因为它平衡，产生真正的堵塞包装严格正剪切模量G。对于这些填充，G的平均值的标度与以前的结果一致，而概率分布P（G）则表现出新颖和丰富的标度
2012-06-01 cond-mat.soft
Direct determination of the size of basins of attraction of jammed solids
我们提出了一种基于自由能的Monte-Carlo方法来测量位形空间中势能盆的体积。使用这种方法，我们可以估计不同的势能最小值的数量，即使这个数量太大而无法直接采样。我们验证我们的方法，通过比较我们的结果与直接枚举的不同的堵塞状态的小包装的无摩擦球。我们发现，不同的包装的熵是广泛的，不同的硬球包装的熵必须有一个最大值作为包装分数的函数。
2011-06-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Jammed Spheres: Minkowski Tensors Reveal Onset of Local Crystallinity
无摩擦的单分散球体的无序堵塞填充的局部结构，由Lubachevsky-Stillinger算法产生的，研究了填充分数高于和低于64%。fcc或hcp结晶填料（局部结晶度）的颗粒环境的结构相似性进行量化的顺序度量的基础上秩四Minkowski张量。我们发现一个关键的包装分数\approx 0.649，明显高于以前报道的有争议的随机紧密包装限制值。在α_c处，找到局部结晶构型的概率首先变得有限，并且对于较大的填充分数，增加几个数量级。这提供了定量的证据，突然开始的局部结晶度在1000 ℃。我们证明，经常使用的本地键取向顺序度量Q_6的本地结晶度的识别产生假阳性，从而掩盖了突然发病的本地结晶度。由于临界填充分数是显着以上的结果从平均场分析的机械接触无摩擦的领域，它建议，动态逮捕由于均衡和所谓的几何相变在爱德华兹框架可能是断开的现象。
2012-04-11 cond-mat.soft
Assur graphs, marginally jammed packings, and reconfigurable metamaterials
等静压框架是同时具有刚性和无自应力状态的力学网络，并且是理解软物质中的相变和机械超材料设计的有力概念。在这里，我们分析均衡框架的子结构，通过将“阿苏尔图”推广到环面，并在物理系统中检查它们。我们表明，接触网络的边缘堵塞填料的方法环面阿苏尔图的热力学极限，并演示如何阿苏尔图提供了一个新的设计原理，机械超材料中的运动和应力可以传播的可重构的路径，而整个结构的刚度保持。
2022-12-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft math-ph
Vibrational density of states of jammed packing: mean-field theory
几种平均场论预言，在大空间维数$d\to\infty$的限制下，可以用随机矩阵写出非晶态固体的海森矩阵。受这些结果的启发，我们在这里提出了一种方法来映射的非晶态固体的海森到一个随机矩阵。这是可能的，通过确定随机矩阵的系数，使得随机矩阵的迹与原始系统的Hessian重合。我们比较我们的结果与以前的数值模拟的谐波球在几个空间维度$d=3$，$5$，和$9$。对于小的压力$p\ll 1$（近堵塞），我们发现一个很好的协议，即使在$d=3$，并获得更好的协议，在较大的$d$，这表明近似确实成为精确的限制大的空间尺寸。
2022-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jammed packings of 3D superellipsoids with tunable packing fraction, contact number, and ordering
本文对三维空间中无摩擦超椭球粒子的静态堆积进行了数值研究。我们认为超过$200$不同的颗粒形状，通过改变三个形状参数，定义超椭球。我们的结构和机械性能的无序和有序包装使用两个包装生成协议的特点。我们进行无热准静态压缩模拟从随机，稀配置（协议1）或热化，密集的配置（协议$2$），这使我们能够调整的包装的取向顺序。一般情况下，我们发现超椭球填料在堵塞开始时的接触数是hypostatic，与$z_J < z_{\rm iso}$，其中$z_{\rm iso} = 2d_f$和$d_f = 5$或$6$取决于颗粒是否是轴对称的。在整个范围内的取向顺序，我们发现，四次模式的填充的动力学矩阵的数量总是匹配的数量丢失的接触相对于均衡值。这一结果表明，有没有机械冗余的接触有序，但hypostatic包装的超椭球体颗粒。此外，我们发现，在堵塞的超椭球体颗粒的无序包装开始的包装分数可以使用两个颗粒形状参数，例如，非球面性$\mathcal{A}$和减少纵横比$β$的颗粒崩溃。
2019-09-26 cond-mat.soft
Fractal dimensions of jammed packings with power-law particle size distributions in two and three dimensions
本研究通过计算二维和三维幂律粒径分布堵塞堆积的静态结构因子，识别出结构分形维数，并发现其受大颗粒骨架控制，提出了一种三斜晶胞结构因子计算方法。
2023-09-01 cond-mat.soft
Vibrations of Jammed Disk Packings with Hertzian Interactions
颗粒间的接触破坏和赫兹相互作用都可以引起静态颗粒填料的非线性振动响应。我们进行分子动力学模拟在恒定的能量在2D的无摩擦双分散磁盘，通过赫兹弹簧势作为能量的函数相互作用，并直接测量的振动响应从傅立叶变换的速度自相关函数。我们比较测量的振动响应的静态填料附近的干扰发病从动态矩阵的特征值，以确定温度以上的线性响应打破。我们比较包装，通过单面（纯粹的排斥）和双面赫兹弹簧相互作用的相互作用解开的影响的潜在的形状从接触断裂。我们的研究表明，虽然赫兹的相互作用导致弱非线性的振动行为（例如，产生谐波的动力学矩阵的本征频率），振动响应的静态填料与赫兹接触相互作用的主要是由接触破坏的系统中发现的排斥线性弹簧相互作用。
2013-09-03 cond-mat.soft
Jamming III: Characterizing Randomness via the Entropy of Jammed Matter
利用理论和模拟相同的球形颗粒的随机性的性质在无序堆积的摩擦和无摩擦的领域进行了研究。通过堵塞物质的力和体积系综来定义填充物的熵，并且难以解析地计算。一个介观系综的均衡状态，然后利用在努力预测的熵，通过依赖于配位数的体积函数的定义。得到了表征堵塞物不同状态的熵、体积分数和压实度的状态方程，阐明了堵塞颗粒物的相图。分析计算相比，使用体积波动分析和图形理论方法的数值模拟，具有合理的协议。堵塞系统的熵揭示了随机松散包装比随机紧密包装更无序，允许对这两个极限进行明确的解释。计算结果表明，在随机紧密堆积（RCP）的熵消失，而数值模拟表明，在RCP的微观状态，有限的熵仍然存在。负紧性的概念，探讨国家的体积分数低于现有的模拟协议，也探讨了扩大状态方程。我们讨论了可能的扩展到目前的介观方法描述包装从RLP RCP的状态方程的有序分支，以了解堵塞的物质在整个范围内的密度从RLP FCC的熵。
2009-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Marginal Stability Enables Memory Training in Jammed Solids
通过循环剪切进行的记忆编码是在堵塞的固体中存储信息的可靠过程，但其潜在机制及其与无定形结构的联系尚未完全理解。当一个堵塞的球包装反复剪切周期相同的应变幅度，它优化了其机械响应的周期性驱动和存储的内存it.We研究记忆循环剪切训练作为一个功能的基本稳定性的无定形结构的边缘稳定和高度稳定的包装，后者产生的势能最小化使用位置和径向自由度。我们发现，堵塞的固体需要在一定程度上稳定，以存储记忆的循环剪切。特别是，高度稳定的填料存储记忆，只有在克服脆性屈服和循环剪切训练发生在剪切带，一个区域，我们表现出边缘稳定。
2021-09-15 cond-mat.soft
Pressure-dependent shear response of jammed packings of spherical particles
纯排斥性球形颗粒填充物对非热、准静态简单剪切的机械响应在堵塞开始时是高度非线性的。先前的研究表明，在小压力$p$下，整体平均静态剪切模量$\langle G-G_0 \rangle$与$p^α$成比例，其中$α\approx 1$，但高于特征压力$p^{**}$，$\langle G-G_0 \rangle \sim p^β$，其中$β\approx 0.5$。然而，我们发现，剪切模量$G^i$为一个单独的包装通常线性下降与$p$沿几何家庭的接触网络不改变。我们解决了这种差异表明，虽然剪切模量线性下降的几何家庭内，$\langle G \rangle$也取决于从不连续的跳跃在$\langle G \rangle$发生在几何家庭之间的过渡的贡献。对于$p > p^{**}$，几何家族和重排对$\langle G \rangle$的贡献具有相反的符号，并且对于所有系统尺寸保持相当。$\langle G \rangle$可以通过在两个幂律指数$α$和$β$之间平滑过渡的缩放函数来描述。我们还演示了{ \it压缩unjamming}的现象，其中堵塞的包装可以通过各向同性压缩unjamming。
2019-08-26 cond-mat.soft
Two diverging length scales in the structure of jammed packings
在密度高于无热，无摩擦排斥球的干扰过渡，我们发现两个不同的长度尺度，这两个发散的幂律过渡的接近。第一个，$ξ_{Z}$，是与两点关联函数的数量的接触在两个粒子作为一个功能的粒子分离。第二个是$ξ_{f}$，与不同规模的子系统中的联系人数量波动有关。在低于$ξ_{f}$的尺度上，波动被高度抑制，类似于通常与密度波动相关的超均匀性现象。$ξ_{Z}$和$ξ_{f}$的发散指数是不同的，并且在二维和三维中似乎是不同的。
2018-06-11 cond-mat.soft
