Geometric and Topological Entropies of Sphere Packing
我们提出了一个统计力学描述随机包装的球形颗粒，其中的平均配位数被视为一个宏观热力学变量。整体包装熵有两个贡献：几何，反映统计权重的个别配置，和拓扑，这对应于拓扑不同的状态的数量。在二维和三维等静压填料的热力学极限下计算了它们，并将计算结果进一步推广到“松软”颗粒团簇的情况。该理论是直接适用于粘性胶体，此外，概括的概念，颗粒和玻璃状的配置熵的情况下，非堵塞系统。
2021-04-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tracking Coupled Granular Temperature and Entropy Dynamics in Granular Materials via Dielectric Spectroscopy
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）
本文通过介电谱学研究颗粒材料中颗粒温度和熵的动力学，利用电荷跃迁和陷阱的热激活过程探测颗粒系统结构弛豫的变化，并验证了在松散和紧密状态下颗粒温度和熵与介电弛豫时间之间的AG类关系。
2026-09-09 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Inherent Structure Landscape Connection Between Liquids, Granular materials and the Jamming Phase Diagram
我们提供了一个全面的图片的堵塞相图连接的非热，颗粒合奏堵塞状态和平衡流体通过固有的结构范例系统硬盘局限于一个狭窄的通道。J线被示出为被划分为从平衡流体可接近的填充物和不可接近的填充物。发现J点发生在这两组填料之间的过渡处，并且位于固有结构分布的最大值处。一个一般的热力学参数表明，在组态熵最大值的状态的密度表示在硬球系统的J点密度的下限。最后，我们发现，颗粒和流体系统只占据相同的一组固有结构，在相同的热力学条件下，在两个点，对应于零和无限大的压力，在那里他们分别采样的J点状态和最致密的包装。
2012-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Direct Measurement of Force Configurational Entropy in Jamming
热涨落不足以导致颗粒材料的状态变化。然而，这样的材料确实实现了可再现的整体性质，这表明它们是由类似于热力学的基础统计力学控制的。我们使这种连接具体的第一原理推导的多重性，从而熵的力网络的颗粒包装。我们直接测量的多重性力网络使用一个新提出的协议的基础上允许的力配置的相空间体积。类似于普朗克常数，我们找到了一个比例因子，$h_f$，它将这个相空间体积离散成多重性。为了确定这个常数，我们测量angoricity在很宽的压力范围内使用重叠直方图的方法。通过结合这些测量，我们具体地链接热力学方法的angoricity与微观多重性的力网络包围。
2020-05-04 cond-mat.soft
The structural origin of the hard-sphere glass transition in granular packing
玻璃化转变伴随着结构弛豫时间的快速增长和伴随的构型熵的降低。目前还不清楚的过渡是否有热力学起源，以及是否动态逮捕是与一定的静态秩序的增长。使用颗粒填料作为模型硬球玻璃，我们显示的玻璃化转变作为一个热力学相变与“隐藏”的多面体秩序。这种多四面体有序在空间上与缓慢的动力学相关。它是几何挫折，并有一个特殊的分形维数。此外，随着填充分数的增加，它的增长遵循熵驱动的成核过程，类似于随机一级跃迁理论。我们的研究基本上确定了一个长期追求的结构玻璃秩序硬球玻璃。
2015-09-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Testing Adam-Gibbs relationship in tapped Granular Packings
本研究利用 X 射线断层扫描测量不同摩擦单分散颗粒球在压实过程中的 Edwards 热力学参数与弛豫时间，证明颗粒系统总体遵循 Adam-Gibbs 关系。
2024-09-08 cond-mat.soft
Non-Gaussian energy landscape of a simple model for strong network-forming liquids: accurate evaluation of the configurational entropy
我们提出了一个强网络形成液体的简单模型的势能景观的统计特性的数值研究。该模型是一个系统的球形粒子相互作用，通过一个方阱势，与一个额外的约束，限制最大数量的债券，$N_{\rm max}$，每个粒子。广泛的模拟已经进行了作为温度，填充分数，和$N_{\rm max}$的函数。该模型的动力学的特征在于Arrhenius温度依赖性的传输系数和近指数松弛的动态衰减器，即功能定义强的玻璃形成液体。该模型有两个重要的特点：（i）景观盆地可以与键模式;（ii）盆地的配置体积可以评估在一个正式的精确的方式，和数值任意精度。这些特性允许我们评估绑定模式可以采用的不同拓扑的数量。我们发现，完全键合的配置，即配置中的所有粒子键合到$N_{\rm max}$邻居，是广泛的，这表明低温流体的配置熵是有限的。我们还评估的能量依赖的构型熵接近完全键合状态，并表明，它遵循对数函数形式，不同的二次依赖特性脆弱的液体。我们认为，一个离散的能量尺度的存在下，由粒子键，和完全键合的无序网络的内在简并区分从脆弱的行为强。
2006-05-29 cond-mat.soft
Jamming Transition and Inherent Structures of Hard Spheres and Discs
最近的研究表明，体积分数$\phiJ$在堵塞过渡的无摩擦硬球和盘不是唯一确定的，但存在于一个连续的范围。出于这一观察，我们数值研究$\phiJ$的依赖性的初始配置的母流体平衡在一个分数$\phiini$，压缩之前产生一个堵塞的包装。我们发现当$\phiini$很小时，$\phiJ$保持不变，但当$\phiini$超过模式耦合理论预测的动态转变点时，$\phiJ$急剧增加。我们仔细分析了堵塞填料和母流体的构型性质，发现虽然所有堵塞填料保持均衡，但$\phiJ$的增加伴随着（i）局部有序，（ii）静态长度尺度和（iii）有限尺寸标度指数的微妙但明显的变化。这些结果定量地支持了玻璃化转变的随机一级转变理论。
2012-11-17 cond-mat.soft
Random close packing of granular matter
我们提出了一个解释的随机紧密堆积的颗粒材料的相变，并讨论了实验验证的可能性。
2007-11-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steady state of tapped granular polygons
采用离散元法研究了不同颗粒形状的稳态堆积率。颗粒是单一大小的正多边形，从三角形到二十边形。与圆盘填料的比较表明，多边形填料的稳态填充率随敲击强度的变化呈现相同的趋势。然而，如预期的那样，对于可以镶嵌平面的形状（三角形、正方形和六边形），获得了更好的填充分数。此外，我们发现一个尖锐的过渡包装的多边形超过13个顶点的信号在包装分数在一个特定的轻敲强度的不连续性。大多数形状的密度波动是一致的，最近的实验结果在磁盘包装，但是，一个特殊的行为被发现三角形和正方形。
2010-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confined disordered strictly jammed binary sphere packings
在约束条件下的无序堵塞填料受到的关注比它们的对应物\textit{bulk}少得多，但在各种实际情况下也会出现。在这项工作中，我们研究了限制在两个平行硬平面之间的二元球填充，并推广了Torquato-Jiao（TJ）顺序线性规划算法[Phys. Rev. E { \bf 82}，061302（2010）]，以获得推定的最大随机堵塞（MRJ）填充，其在大范围的平面分离距离$H$上精确均衡且具有高保真度，小球与大球半径比$α$和小球相对浓度$x$。我们发现，包装特性可以从他们的散装类似物，这是由于我们所谓的“约束挫折”有很大的不同。密闭包装中的响尾蛇通常比散装包装中的响尾蛇更为普遍。我们观察到，填充分数，rattler分数和MRJ填料的无序度一般增加与$H$，虽然存在例外。当$H$在$H$的某些值附近变化时，填充特性的不连续性是由于不同堵塞状态之间的相关不连续转变。我们还应用局部体积分数方差$σ_τ^2(R)$来表征约束填料，并发现这些填料具有基本上相同的水平的超均匀性作为他们的散装同行。我们的发现通常与生物学中出现的受限包装有关（例如，鸟类和昆虫的结构颜色），并可能对高密度粉末的产生和改进电池设计产生影响。
2015-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation between Voronoi volumes in disc packings
我们测量的两点相关的自由Voronoi体积的二元圆盘填料，其中的包装分数$ϕ_{\rm avg}$范围从0.8175到0.8380。我们观察到$ϕ_{\rm avg}$的整个范围内的短程相关性和$ϕ_{\rm avg}>0.8277$的反相关性。反相关的空间范围随着$ϕ_{\rm avg}$而增加，而反相关的最大值的位置和正相关的范围随着$ϕ_{\rm avg}$而缩小。我们推测，在这个系统中，反关联的开始对应于非相干开始。
2011-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The disc random packing problem: a disorder criterion and an explicit solution
预测密度随机盘填充分数是与许多学科和技术相关的未解决的范例问题。一个困难是，它是不明确的，没有设定一个标准的障碍。另一个原因是，密度取决于打包协议，并且到目前为止，众多可能的协议参数阻碍了通用解决方案。本文提出了一种新的方法。在制定了一个适定形式的一般协议无关的问题，平面包装的磁盘，提出了一个系统的标准，以避免晶体六角形秩序，以及进一步的拓扑秩序。然后精确地导出最高可能的无规堆积分数：$ϕ_{RCP}=0.852525...$。该解决方案是基于所示的细胞顺序分布：（i）直接产生的包装分数;（ii）参数化所有可能的包装协议;（iii）使得有可能定义和限制所有的拓扑无序。该方法是进一步用于预测的最高包装分数在特定的协议，这是说明了一个家庭的简单剪切包装，产生最大熵细胞顺序分布。
2021-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Exact Constructions of a Family of Dense Periodic Packings of Tetrahedra
正四面体（五种柏拉图立体之一）的密排包装的确定正引起人们的极大关注，包装记录被打破的速度之快和出现的迷人的包装结构证明了这一点。在这里，我们提供了最一般的分析配方，以构建致密的周期性包装的四面体与四个基本细胞的粒子。这种分析的结果在六个参数的家庭密集四面体包装，包括作为特殊情况下，最近发现的“二聚体”包装的四面体，包括已知的密度为$ϕ= 4000/4671 = 0.856347...$的密集包装。这项研究强烈地表明，后一组包装是所有包装与四粒子的基础。在所有的填充中，它们是否是四面体的密集填充是一个悬而未决的问题，但我们对这个问题给出了一些评论。此外，我们描述了一个程序，提供估计的最大密度的四面体包装，这可能有助于评估候选密集包装的包装效率的上限。
2010-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math.MG
Vibrational similarities in jamming-unjamming of polycrystalline and disordered granular packings
通过离散元模拟发现，多晶与无序颗粒堆积体在堵塞-去堵塞循环中低频振动指数变化不同，但距堵塞密度相同距离处指数与历史无关，表明振动特征可恢复。
2025-06-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatial correlations in polydisperse, frictionless two-dimensional packings
我们调查下一个最近邻的相关性的接触数在模拟多分散，无摩擦填料在两个维度。我们发现，几乎没有接触邻居的光盘主要是在接触有许多邻居的光盘，反之亦然，在所有的包装分数。这个反直觉的结果可以通过直接类比细胞结构中的M-W定律来解释。我们发现一个经验的一个参数的关系，类似于满足一个精确的总和规则约束的Mesav-Weaire定律。令人惊讶的是，尽管接触数和半径之间存在相关性，但相邻颗粒之间的半径没有相关性。
2011-05-11 cond-mat.soft
Voxelization based packing analysis for discrete element simulations of non-spherical particles
提出了一种基于体素化的后处理算法，用于分析离散元法模拟的非球形颗粒集合体的堆积情况。颗粒数据的体素化允许在各种空间子域（2D表面或3D区域）中隔离颗粒组装体的几何特征，并研究局部堆积行为。分析局部堆积行为能够确定限制的影响，如壁效应，堆叠行为，局部膨胀/收缩和局部负载。所提出的技术来分析实际的颗粒组件的功效证明，通过不同的组件的超二次立方体，超二次椭球体，和多球形咖啡豆的包装分析。
2021-10-27 cond-mat.other cond-mat.soft
Random close packing fraction of bidisperse discs: theoretical derivation
Gonville & Caius College, University of Cambridge（剑桥大学贡维尔与凯斯学院）
本文基于细胞序分布概念，提出一种保证无序的理论，推导了双分散圆盘随机密堆积分数作为尺寸比和浓度的函数，并给出了最密无序堆积分数的精确上下界。
2026-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft math-ph
Analytical Results for Size-Topology Correlations in 2D Disc and Cellular Packings
平面中的随机平铺或填充的特征在于单个元素（域）的尺寸分布和域之间的相邻关系的统计。自然界或技术中出现的大多数系统都具有面积和邻居数量的单峰分布。从经验上看，这些分布之间的强相关性已经被观察到，并被制定为普遍规律。仅使用本地，相关性自由granocentric模型的方法，没有自由参数，我们构建了准确的分析描述光盘结晶，尺寸拓扑相关性，和Lemaweitre定律。
2011-12-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
