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
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
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
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
Emergent SO(3) Symmetry of the Frictionless Shear Jamming Transition
研究了无热无摩擦软球的剪切卡住问题，发现在热力学极限下，存在一种弹性性质不同于各向同性卡住状态的剪切卡住状态。例如，剪切堵塞状态可以具有在热力学极限中的非零残余剪切应力，其由长程应力-应力相关性引起。结果，剪切模量和体积模量的比率，在各向同性堵塞系统中，随着从上方接近堵塞过渡而消失，而是接近常数。尽管有这些惊人的差异，我们认为，在更深的意义上，剪切干扰和各向同性干扰过渡实际上有相同的对称性，并通过旋转弹性模量张量的六维基础，可以充分理解的差异。
2017-03-23 cond-mat.soft
A computational study of transient shear banding in soft jammed solids
我们设计了一个软球模型的三维数值模拟，与尺寸多分散性和在无热条件下，研究瞬态剪切带发生在屈服的堵塞软固体。我们分析了不同类型的阻力系数在模拟中使用的效果，并比较使用Lees-Edwards周期性边界条件的情况下，在同一模型固体被限制在两个墙壁之间得到的结果。特定的阻尼机制和不同的边界条件确实修改了瞬态状态下的载荷曲线和速度分布。然而，我们发现，存在的应力过冲和相关的瞬态带状现象足够大的样本是一个强大的功能过阻尼系统，它们的存在不依赖于特定的阻力使用和不同的边界条件。
2019-08-11 cond-mat.soft
Crystalline shielding mitigates structural rearrangement and localizes memory in jammed systems under oscillatory shear
应力作用下非晶态材料的屈服性质尚未完全阐明。特别是，了解微观重排如何引起宏观结构和流变学签名的无序系统是至关重要的预测和表征的产量和记忆是如何存储在无序材料的研究。在这里，我们调查的局部结构的均匀性在一个单独的颗粒水平上的非晶堵塞的二维系统振荡剪切下的演变，并与这种演变的重排，记忆，和宏观流变测量。我们确定了一个新的结构度量，结晶屏蔽，这是预测的重排倾向和剪切下的单个粒子的结构波动性。我们使用这个指标来确定局部区域的系统中，材料的记忆，其准备保存。我们的研究结果有助于不断了解如何本地结构与动态响应和记忆在无序系统。
2020-08-14 cond-mat.soft
Origin of two distinct stress relaxation regimes in shear jammed dense suspensions
许多稠密的颗粒悬浮体显示出应力诱导的从类液体状态到类固体剪切堵塞（SJ）状态的转变。然而，潜在的粒子尺度动力学导致这种惊人的，可逆的转变的散装仍然未知。在这里，我们研究了瞬态应力松弛行为的SJ状态下形成的一个良好的特征在于致密的悬浮液下的阶跃应变扰动。我们观察到一个强烈的非指数松弛，开发一个尖锐的不连续的应力下降，在短时间内足够高的峰值应力值。高分辨率的边界成像和正常的应力测量证实，这种应力不连续起源于本地化的塑性事件，而系统跨越膨胀控制较慢的松弛过程。我们还发现了一个有趣的瞬态弛豫的性质和稳态剪切干扰相图从Wyart-Cates模型获得之间的相关性。
2022-06-25 cond-mat.soft
Simulation of dense non-Brownian suspensions with the lattice Boltzmann method: Shear jammed and fragile states
采用格子玻尔兹曼方法，对考虑流体动力学相互作用和颗粒间摩擦接触的稠密非布朗悬浮体系在简单剪切和振荡剪切作用下进行了数值研究.我们成功地再现了不连续剪切增稠（DST）下的一个简单的剪切散装三维系统。对于我们的模拟的振荡剪切在准二维系统中，我们测量的机械响应时，我们减少了初始振荡后的应变振幅与较大的应变振幅。在这里，我们发现存在的剪切堵塞状态下，该协议中的储能模量$G^{\prime}$是有限的高初始应变振幅$γ_0^{I}$。我们还发现存在的脆弱状态，其中流体和固体样的响应可以检测到一个相同的面积分数和初始应变振幅$γ_0^{I}$取决于初始阶段$Θ$（或所施加的应变的不对称性）的振荡剪切。我们还观察到在脆性状态下的振荡剪切下的DST样行为。此外，我们发现，应力各向异性变大的脆性状态。最后，我们确认的接触力的角分布的基础上的应力公式恢复的接触贡献的应力张量为简单的和振荡剪切大应变。
2019-11-12 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
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
Macroscopic yielding in jammed solids is accompanied by a non-equilibrium first-order transition in particle trajectories
我们使用计算机模拟来分析一个简单的软堵塞固体模型在大振幅振荡剪切过程中的屈服过渡。同时分析的全球机械响应和颗粒尺度的运动表明，宏观屈服，揭示了一个平滑的交叉的机械性能，是伴随着突然的变化，在颗粒动力学，从非扩散运动演变为不可逆扩散的剪切幅度的增加。我们提供的数值证据表明，这种急剧的变化对应于一个非平衡的一阶动态相变，从而建立了一个明确的微观动态签名的存在下，在振荡剪切的非晶材料的屈服过渡。
2016-08-24 cond-mat.soft
Pressure Distribution and Critical Exponent in Statically Jammed and Shear-Driven Frictionless Disks
我们数值研究的全球压力分布，发现在合奏的静态堵塞和准静态剪切系统的双分散，无摩擦，磁盘在固定的包装分数$ϕ$在二维。我们使用这些分布来解决当$ϕ$增加到阻塞点$ϕ_J$，$p\sim |ϕ- ϕ_J|^y$以上时压力如何增加的问题。对于静态堵塞的合奏，我们的结果是一致的指数$y$简单地涉及到粒子间的软核相互作用的幂律。然而，对于剪切系统，$y$的值与先前在流变学模拟中发现的非平凡值一致。
2013-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Fracture and failure of shear-jammed dense suspensions under impact
研究冲击下剪切阻塞稠密悬浮液的断裂与失效机制，通过实验确定高应力下裂纹形成条件及材料刚度变化。
2025-11-21 cond-mat.soft
Nonequilibrium Fluctuation Relation for Sheared Micellar Gel in a Jammed State
我们表明，在一个固定的剪切应力在胶束凝胶在堵塞状态下的剪切速率表现出很大的波动，表现出正值和负值，平均剪切速率为正值。由此产生的概率分布函数（PDF）的全球功率通量的系统从高斯到非高斯变化，这取决于驱动应力，并在所有情况下显示类似的对称性预测的Gallavotti-Cohen稳态波动关系。波动关系使我们能够确定一个有效的温度有关的堵塞状态的结构约束。我们测量了有效温度的应力依赖性。此外，实验还表明，有效温度和剪切速率波动的标准偏差随着系统尺寸的减小而增大。
2008-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constitutive Relations of Jammed Frictionless Granular Materials under Oscillatory Shear
本文采用离散元方法，数值研究了无摩擦堵塞颗粒材料在振荡剪切作用下的流变特性。结果表明，颗粒的剪应力和剪应变之间的本构关系强烈地依赖于振荡剪切的振幅和频率。对于小振幅区域，颗粒材料表现为Kelvin-Voigt模型表征的粘弹性材料，而对于大振幅区域，颗粒材料表现为屈服应力液体。我们发现，在大振幅振荡剪切作用下，颗粒的流变行为可以用唯象的本构模型来描述。
2013-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local and global measures of the shear moduli of jammed disk packings
本文通过分解全局剪切模量、推导其概率分布并利用 Delaunay 三角剖分计算局部剪切模量，揭示了堵塞圆盘堆积中负剪切模量的贡献及其随压强和系统尺寸的标度行为与空间关联特征。
2023-02-06 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
Jamming of packings of frictionless particles with and without shear
通过最小化无摩擦颗粒填充的焓，我们得到堵塞的固体在所需的压力，因此调查堵塞过渡剪切和不剪切。在这两种情况下，典型的缩放关系的干扰过渡恢复。与没有剪切的系统相比，剪切驱动的堵塞转变发生在较高的填充分数下，堵塞的固体更坚硬，具有各向异性力网络。此外，通过引入宏观摩擦系数，我们提出了一个解释之间的剪切和非剪切系统在固定压力下的包装分数差距。
2018-04-22 cond-mat.soft
Period proliferation in periodic states in cyclically sheared jammed solids
无热无序系统可以表现出显着的响应所施加的振荡剪切：在相对较少的剪切周期后，该系统落入一个配置，已经访问了在前一个周期。在这一点之后，系统周期性地重复其动力学，尽管在每个周期中经历许多粒子重排。我们研究的轨道的行为，因为我们接近堵塞点在模拟堵塞粒子受到振荡剪切在固定的压力和零温度。随着压力的降低，我们发现系统发现周期性状态变得越来越普遍，在这种状态下，在返回到先前访问过的状态之前需要多次循环。因此，随着接近干扰点，存在较长周期的扩散。
2017-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress Isotropization in Weakly Jammed Granular Packings
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
Localized jammed clusters persist in shear-thickening suspension subjected to swirling excitation
本文研究了旋流激励下剪切增稠悬浮液中局域化堵塞团簇的形成与演化，发现其在高密度区出现并具有独特运动，且降低厚度可减小失稳阈值，揭示了自由表面在团簇持续存在中的关键作用。
2024-07-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of microstructure anisotropy and rheology of soft jammed suspensions
我们探索了最近提出的本构模型预测的流变学，该模型用于从颗粒水平动力学导出的软弹性颗粒的堵塞悬浮液[Cuny等人，物理修订信函127，218003（2021）]。我们的模型预测，由平流和接触弹性之间的相互作用所支配的微观结构的各向异性的取向，在屈服和流动中起着关键作用。它产生的法向应力差对屈服准则和Trouton比有显著影响。它会引起非平凡的瞬态，如应力过冲的剪切速率，流动停止后的残余应力和幂律衰减的剪切速率在蠕变的步骤增加。最后，它解释了崩溃的储能模量，测量平行叠加产生的悬浮液。
2022-01-05 cond-mat.soft
Yielding and microstructure in a 2D jammed material under shear deformation
无序材料的微观结构如何转化为宏观力学响应的问题是理解和设计糊状物、泡沫和金属玻璃等材料的核心。在这里，我们研究了循环剪切下的2D软堵塞材料，对约50，000个颗粒的结构进行成像。在一定的应变幅度之下，结构在很长一段时间内变得保守，而在应变幅度之上，它不断地重新排列。我们确定这些制度之间的边界作为屈服应变，定义没有流变测量。它的值是一致的，同时，但独立的测量屈服应力控制的体积流变仪。虽然在低于屈服的稳态下几乎没有不可逆的重排，但我们发现了一个基本稳定的塑性重排群体，每个周期都是反向的。这些结果指出了循环变形下的力学性能的微观观点。
2013-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Role of disorder in finite-amplitude shear of a 2D jammed material
材料对小而有限的变形的响应可以揭示其对大得多的变形的响应的根源。在这里，我们确定的共同点，在二维软堵塞固体与不同数量的混乱的反应。我们周期性地剪切材料，同时跟踪它们的组成粒子，在实验中，具有重复结构弛豫的稳定种群。使用双分散颗粒尺寸产生更无定形的材料，而单分散尺寸产生更多晶的材料。我们发现，材料的响应是非常相似的，无论是在宏观，机械水平和微观运动的单个粒子。然而，无论是局部还是整体，颗粒的晶体排列都更硬（更大的弹性模量），并且不太可能重新排列。我们的工作支持的想法，一个共同的描述的各种材料的反应。
2015-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Stress anisotropy in shear-jammed packings of frictionless disks
我们进行计算研究的排斥，无摩擦磁盘的机械稳定（MS）包装的应力各向异性的发展。我们专注于两个协议产生MS填充：1）各向同性压缩和2）施加简单或纯剪切应变$γ$在固定的包装分数$ϕ$。无摩擦圆盘的MS填充在$ϕ$ - $γ$平面中以几何族（即具有正曲率的抛物线段）的形式出现。方案1中的MS填充填充了具有斜率符号$dϕ/dγ>0$和$dϕ/dγ<0$的抛物线段。相比之下，方案2的MS填充仅用$dϕ/dγ<0$填充片段。对于简单剪切和纯剪切，我们推导出了MS填充沿几何族的应力各向异性和粘性$dϕ/dγ$之间的关系。我们表明，MS填料制备使用各向同性压缩，应力各向异性分布是高斯为中心的零与标准偏差，随着系统尺寸的增加而减少。对于剪切堵塞MS填料，应力各向异性分布是依赖于应变的Weibull分布的卷积，其在大系统极限中具有非零平均值和标准差。我们还开发了一个框架来计算应力各向异性分布通过协议2产生的包装的应力各向异性分布通过协议1。这些结果强调，对于排斥摩擦无盘，不同的包装生成协议引起不同的MS包装概率，从而导致MS包装的宏观性质的差异。
2018-06-12 cond-mat.soft
Memory of shear flow in soft jammed materials
本文结合实验与大规模模拟，揭示软堵塞材料在流动停止后的应力松弛源于流动诱导的弹性应力畴和粒子堆积重组，表明流动过程可编码并存储可提取的记忆。
2023-11-30 cond-mat.soft
Getting jammed in all directions: Dynamic shear jamming around a cylinder towed through a dense suspension
本文介绍了在玉米淀粉和蔗糖-水的浓悬浮液中拖曳圆柱体的实验结果。重点放在干扰的前线，存在于这样的系统。文献集中在推，拉或剪切条件下的堵塞区域的传播独立。不同的锋面如何相互作用，以及锋面在同时产生时是否对称，这些都是未被探索的。调查这是我们的主要目标。通过当前的设置，我们能够看到圆柱体周围的连续准二维场。因此，提出了一种新的方法来产生干扰前沿，从而可以同时检查推，拉和剪切。与以前的研究一致，前传播大约两倍的速度在纵向方向相比，横向方向，这是由于一个单一的潜在的发病应变，无论从气缸的方向。虽然干扰锋表现出近乎完美的横向对称性，但存在明显的纵向不对称性。这在速度场和应变场中是明显的，并且在前传播速度和起始应变中也是可检测的。
2021-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Beyond linear elasticity: Jammed solids at finite shear strain and rate
软固体的剪切响应可以用线弹性来模拟，只要力是缓慢和微弱的。当材料失去刚性时，这两种近似都必须打破，例如在泡沫和乳液中的（非）堵塞点-这表明在堵塞附近的线性弹性响应的窗口非常窄。然而，这种崩溃究竟何时以及如何发生仍不清楚。为了回答这些问题，我们进行了计算机模拟的应力松弛和剪切启动实验在无热软球填料，规范模型干扰。通过系统地改变应变幅度，应变率，距离堵塞，和系统的大小，我们确定的特征应变和时间尺度，量化如何以及何时关闭的线性弹性窗口，并将这些尺度的微观接触网络的变化。我们的研究结果表明，堵塞的固体的机械响应一般是非线性和速率依赖于实验可访问的应变和时间尺度。
2016-01-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear induced solidification of athermal systems with weak attraction
我们发现，具有相当弱的吸引力的无摩擦粒子的未堵塞的包装总是可以被剪切驱动到固体状的状态。剪切驱动固体的结构随填充率的变化而不断演化，从凝胶状到堵塞状，但几乎与剪切应力无关。相反，振动态密度（DOVS）和力网络都随着剪切应力的增加而逐渐演化。存在一个与填充率无关的剪切应力$σ_c$，在该剪切应力下，剪切驱动的固体是均衡的，并具有平坦的DOVS。由大于$σ_c$的剪切应力引起的类固体状态具有边缘堵塞固体的性质，因此是严格定义的剪切堵塞状态。在$σ_c$以下，所有堆积分数的状态都处于等静压下，并且在DOVS和力网络中具有共同的特征，尽管它们的结构可能相当不同。我们的研究揭示了剪切应力在确定剪切驱动的固体性质的意义，并导致一个丰富的干扰相图弱吸引力的颗粒。
2016-03-08 cond-mat.soft
Critical viscoelastic response in jammed solids
我们确定的线性粘弹性响应堵塞包装的无热排斥粘性球，模型的乳液，湿泡沫，和软胶体悬浮液。我们数值测量的复杂的剪切模量，响应的基本特征，并表明，低频响应显示动态临界缩放附近的无干扰。粘弹性剪切响应由填料的松弛本征模态控制。我们使用标度参数来解释本征率的分布，这在unjamming时会产生发散。然后，我们推导出的临界指数表征响应，包括消失的剪切模量，发散粘度，和临界剪切稀化制度。最后，我们表明，宏观流变学是敏感的局部粘性力法的细节。通过改变法向和切向阻尼系数的比率，我们确定和解释了滑动运动的强阻尼和弱阻尼系统之间的定性差异。当滑动是弱阻尼时，没有发散的时间尺度，没有发散的粘度，也没有临界剪切稀化制度。
2012-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear jamming and fragility in dense suspensions
剪切引起的堵塞现象是稠密悬浮液复杂流变行为中的一个因素。这种剪切堵塞状态是脆弱的，即，它们对于与产生它们所施加的应力不相容的施加应力是不稳定的。这种特殊的流动历史依赖的应力响应是由于流动诱导的微观结构。为了研究在恒定剪切应力下实现的堵塞状态，我们对具有摩擦接触力和流体动力润滑力的非布朗粒子进行了动态模拟。我们发现明确的签名，区分这些脆弱的国家从更传统的各向同性堵塞状态。
2019-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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
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
Localized Transient Jamming in Discontinuous Shear Thickening
我们报告的直接测量的空间分辨的表面应力在整个表面的致密悬浮液在不连续剪切增稠（DST）使用边界应力显微镜（BSM）在平行板流变仪。我们发现，在DST开始时的大的波动的体积流变响应的结果是本地化的过渡到一个状态，具有非常高的应力，与充分堵塞的固体，使直接接触的剪切边界一致。堵塞的固体状相（SLP）迅速断裂，产生两个沿相反方向传播的单独的SLP。通过比较SLP的传播速度与限制板的运动，我们推断出一个保持与底部边界接触，另一个保持与顶部接触。这些区域生长、分叉，并最终以复杂的方式相互作用和衰减，这取决于测量条件（恒定剪切速率与恒定应力）。在恒定施加应力模式下，BSM直接显示了标准体流变学中完全忽略的剧烈应力波动。
2020-02-25 cond-mat.soft
Jamming transitions in a schematic model of suspension rheology
我们研究了剪切胶体的简单标量模型中的稳态应力响应。我们的模型是基于玻璃化转变的示意图（F2）模型，具有依赖于应力和剪切速率的记忆项。对于合适的参数，我们发现从流体到非遍历，堵塞状态的过渡，在施加应力的间隔中显示零流速。虽然堵塞状态是一个玻璃，我们预测，堵塞过渡具有不同于传统的模式耦合玻璃化转变的分析结构。我们讨论的静态堵塞转变也不同于流体动力剪切稠化。
2003-06-09 cond-mat.soft
Orthogonal Superposition Rheometry of soft core-shell microgels
University of Crete（克里特大学）；IESL/FORTH Heraklion（赫拉克利翁基础与应用研究学院/希腊研究院）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Wageningen（瓦赫宁根大学）
本研究利用正交叠加流变法探讨了软核壳微胶束在玻璃态与阻塞态之间的流动机制，揭示了剪切诱导结构松弛与微观失效机制的关系，并通过实验验证了Kramers-Kronig关系的应用。
2026-02-05 cond-mat.soft
Glass transitions and shear thickening suspension rheology
我们介绍了一类简单的模型剪切增稠和/或“堵塞”的胶体悬浮液。这些都是基于示意模式耦合理论（MCT）的玻璃化转变，具有记忆项，取决于密度变量，并在剪切应力和剪切速率。（为了简单起见，流变学的张量方面，例如法向应力，被忽略。我们计算了稳态流动曲线和关联函数。根据模型参数，我们发现了一系列的流变行为，包括“S形”的流动曲线，表明不连续的剪切增稠，和应力诱导的过渡从流体到一个nonergodic（堵塞）的状态，显示零流速在施加应力的间隔。剪切增稠和堵塞的情况下，我们探索出现广泛一致的致密胶体接近玻璃化转变的实验，尽管事实上，我们忽略了流体动力学相互作用。特别是，堵塞过渡，我们提出的概念是完全不同的各种流体动力学机制的剪切增稠在文献中，虽然后者可能仍然适用于较低的胶体密度。我们的堵塞状态是一个应力诱导的玻璃，但其非遍历性转变具有不同于传统的MCT玻璃化转变的分析结构。
2004-06-18 cond-mat.soft
Distribution of volumes and coordination number in jammed matter: mesoscopic ensemble
我们使用Nature 453，606（2008）中开发的介观系综研究了与单分散硬球的堵塞包装中的每个颗粒相关的体积和配位数的分布。理论预测了随机密堆积和随机松堆积的取向体积的指数分布。与计算机生成的填料的比较揭示了偏离理论预测的体积分布，这可以更好地模拟由压缩指数函数。另一方面，平均体积很好地再现了理论导致RCP和RLP的极限密度的良好预测。我们讨论了一个更精确的理论，以捕捉在其整个范围内的体积分布。现有的数据表明，一个合理的顺序/无序过渡定义随机紧密包装。最后，我们考虑一个扩展的合奏计算的协调数分布，这是一个指数和逆指数的形式，协调大于和小于平均值，分别与模拟数据的合理协议。
2010-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Disentangling the role of structure and friction in shear jamming
为了理解致密颗粒物质的力学和流动行为，并探索从流体到结构停滞或堵塞状态的转变的普遍方面，对球体的非晶填充进行了深入的研究。最近相当多的注意力集中在各向异性填充的摩擦颗粒产生的剪切变形导致剪切堵塞，这发生在以下的堵塞密度的各向同性填充的无摩擦颗粒。为了解开剪切变形引起的结构和摩擦在产生剪切干扰的作用，我们研究了剪切组件的无摩擦球计算，在很宽的密度范围内，远低于各向同性干扰点。我们证明了出现的各种几何特征的堵塞填料的剪切应变的增加。的平均接触数和接触力的分布表明存在一个阈值密度，远低于各向同性干扰点，高于该点发生质的变化，在剪切配置的干扰行为。我们表明，在这个阈值密度以上，摩擦稳定我们产生的剪切配置。因此，我们的研究结果揭示了出现的几何特征的堵塞状态的剪切变形的结果，而摩擦是有助于稳定填料在一个范围内的密度低于各向同性堵塞点。
2015-10-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Stress controlled rheology of dense suspensions using transient flows
当施加的应力超过一定阈值时，牛顿液体中的硬颗粒的稠密悬浮液可以被剪切堵塞。然而，从流体到固化状态的这种堵塞转变不能用常规的稳态流变学来探测，因为材料内部的应力分布不能以足够的精度来控制。在这里，我们介绍和验证的方法，克服了这个障碍。生成快速传播的剪切前沿，并用于建立良好控制的局部应力条件，扫过材料。利用这种瞬态流动，我们能够跟踪如何一个稠密的悬浮液接近其剪切堵塞状态动态，并可以定量映射出的起始应力凝固在一个状态图。
2018-10-28 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
Linear control theory for jammed particle systems
Wellesley College（韦尔斯利学院）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文利用线性控制理论研究无序颗粒材料在应力下的动态行为，发现平均可控性与颗粒重新排列密切相关，且通过调节时间尺度可优化预测能力。
2026-03-06 cond-mat.soft
Variable-cell method for stress-controlled jamming of athermal, frictionless grains
提出了一种新的方法来模拟多面体晶粒在受控应力下的堵塞，该方法通过包含晶粒的周期单元的度量张量来引入全局自由度。在静水/各向同性应力和非热条件下的堵塞导致在零剪切应力下的理想堵塞点的精确定义。流体静力学堵塞的四面体的结构表现出较少的平移顺序和较低的堵塞点密度比以前描述的“最大随机堵塞”硬四面体。在相同的条件下，立方体堵塞的程度可以忽略不计。八面体对称的颗粒在大系统极限中堵塞，在缺乏有序的情况下具有丰富的面-面接触。对于足够大的面-面接触数，形成跨越整个模拟盒的重叠簇。流体静力学堵塞的四面体和立方体的剪切应力扰动的响应也证明了与可变的细胞方法。
2014-02-22 cond-mat.soft
Critical fluctuations of elastic moduli in jammed solids
SANKEN, University of Osaka（大阪大学特别先进科学研究院）；Graduate School of Arts and Sciences, University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）
研究了颗粒凝聚体中弹性模量的临界波动，揭示了其与声波瑞利散射的关系，为阻塞临界现象理论提供了理论基础。
2026-02-07 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
Shear response of granular packings compressed above jamming onset
研究了无摩擦、排斥的球形颗粒在受到各向同性压缩时的力学响应。软颗粒模型的先前模拟，其中排斥相互作用在颗粒间重叠中按幂律缩放，指数为$α$，已经发现整体平均剪切模量$\langle G \rangle$随着压力$P$增加，在大压力下为$\sim P^{(α-3/2)/(α-1)}$。然而，对这种标度行为缺乏深入的理论理解。我们表明，无摩擦，球形颗粒的堵塞包装的剪切模量有两个关键的贡献：1）连续变化的压力沿几何家庭的函数，其中颗粒间的接触网络不改变，和2）不连续的跳跃在压缩过程中所产生的接触网络的变化。我们发现，剪切模量的第一个几何家庭堵塞填料可以崩溃到一个主曲线：$G^{(1)}/G_0 = (P/P_0)^{(α-2)/(α-1)} - P/P_0$，其中$P_0 \sim N^{-2(α-1)}$是一个特征压力，分开两个幂律标度区域和$G_0 \sim N^{-2(α-3/2)}$。当接触网络中的变化附近存在显著的非仿射粒子运动时，可能会发生与这种形式的偏差。我们进一步表明，$\langle G (P)\rangle$不是简单的两个幂律的总和，但$\langle G \rangle \sim (P/P_c)^a$，其中$a \approx (α-2)/(α-1)$在$P \rightarrow 0$限制和$\langle G \rangle \sim (P/P_c)^b$，其中$…
2020-09-24 cond-mat.soft
Thermalized connectivity networks of jammed packings
排斥性弹性球的堵塞填充已经成为一个丰富的模型系统，在该系统中无序玻璃材料的弹性性质可以得到阐明。关于这类填充的大部分工作都集中在温度为零的情形。在这里，我们探讨了有限温度下相关连接网络的弹性性质，忽略了键的断裂和新键的形成。使用广泛的蒙特卡罗模拟，我们发现，随着温度的升高，所得到的弹簧网络收缩，并通过尖点表现出快速软化的体积模量。此外，剪切模量硬化在一个固定的体积合奏，但不是在一个固定的压力合奏。这些违反直觉的行为可以从等静压附近的软模式的特征光谱来理解，其类似于杆在其屈曲不稳定性附近的光谱。我们的研究结果提出了一个通用的机制，在边缘固体负热膨胀系数。我们讨论了键断裂的后果和热化和剪切之间的明显的类比。
2016-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Jamming I: A volume function for jammed matter
我们引入了一个“汉密尔顿”的功能，称为体积函数，不可或缺的描述合奏堵塞的物质，如颗粒材料和乳液从几何的角度来看。体积函数表示堵塞系统中每个颗粒的可用体积。在微观层面上，我们表明，体积函数是Voronoi体积相关联的每个粒子，反过来，我们提供了一个分析公式的Voronoi体积的接触网络，适用于任何尺寸。然后，我们开发了一个统计理论的概率分布的体积在三维计算平均体积函数粗粒度在介观水平。显着的结果是发现了一个介观体积函数成反比的配位数。我们的分析是第一步的宏观可观测量和状态方程的计算使用的统计力学堵塞的物质，当补充的机械平衡的条件，适当地定义堵塞的物质在合奏水平。
2010-11-16 cond-mat.dis-nn 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
Absence of `fragility' and mechanical response of jammed granular materials
我们进行分子动力学（MD）模拟的摩擦非热粒子驱动的外部施加的剪切应力。在系统堵塞后的瞬态流，我们探测其机械响应，以澄清是否产生固体是“脆弱的”。我们发现系统的弹性和各向同性的剪切应力的小扰动，这表明没有脆弱性。这些结果被解释的耗散系统的能量景观。对于相同的值的控制参数，我们检查系统的行为在一个应力周期。增加的最大应力值，从一个粘弹性的过渡到塑性政权进行观察。
2012-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
