Rheology of dilute cohesive granular gases
对稀薄粘性颗粒气体的流变特性进行了理论和数值研究。剪切粘度和剪切速率之间的流动曲线是从具有简单剪切流中的方阱势的颗粒的非弹性Boltzmann方程导出的。结果表明：（i）稳定的均匀剪切状态只存在于临界剪切速率以上;（ii）均匀剪切流中的粘度与硬核颗粒的均匀剪切流中的粘度几乎相同。在临界剪切速率以下，团簇随时间增长，如果我们用团簇的平均直径代替颗粒的直径，则粘度可以近似为硬核流体的粘度。
2018-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulation of pattern dynamics of cohesive granular particles under a plane shear
对粘性颗粒在平面剪切下的运动进行了三维分子动力学模拟。从模拟中，我们发现在稳定状态下存在三个不同的相：（I）均匀的剪切相，（II）剪切带和气体区域的共存相和（III）晶体相。我们还发现（II）和（III）之间的临界线近似地表示为$ζ\propto \exp(β\dotγL_y)$，其中$ζ$，$β$，$\dotγ$，$L_y$分别是耗散率、一个不重要的常数、剪切率和速度梯度方向的系统尺寸。
2012-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle simulation of vibrated gas-fluidized beds of cohesive fine powders
我们使用三维粒子动力学模拟，再加上体积平均气相流体力学，研究垂直振动的气体流化床的罚款，粘性粉末。体积平均间隙气流被限制为一维（1D）。这个简化的模型捕捉到了一维行波的自发发展，这对应于真实流化床中气泡的形成。我们使用这个模型来探测振动和气流结合起来影响粘性颗粒动力学的方式。我们发现，随着气体流量的增加，由振动产生的周期性压力脉动变得越来越明显，而不是直接的冲击，在一个完全流化床，这种脉动几乎是唯一的相关机制。我们证明，振动有助于流化过程中产生大的拉伸应力在瞬态期间，这有助于打破凝聚力组装成团聚体。
2006-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Pattern dynamics of cohesive granular particles under a plane shear
本文对粘性颗粒在平面剪切作用下的三维运动进行了分子动力学模拟。模拟结果表明，当颗粒温度达到临界温度后，颗粒温度突然下降到零，特征时间$t_{\rm cl}$近似表示为$t_{\rm cl} \propto (ζ-ζ_{\rm cr})^{-β}$，耗散率为$ζ$，临界耗散率为$ζ_{\rm cr}$，指数为$β\simeq 0.8$ .我们还发现，存在着各种类型的集群依赖于初始密度和耗散率。
2012-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stretching the limits of dynamic and quasi-static flow testing on limestone powders
由于cohesion内聚力的重要作用，粉末是一类特殊的颗粒物质。粉末的流动行为取决于流动状态和应力，因此难以仅通过一个实验来测量/量化。在这项研究中，最常用的表征测试，涵盖了广泛的状态进行了比较：（静态，自由表面）的休止角，（准静态，限制）环剪切稳态角的内摩擦，和（动态，自由表面）旋转鼓流角被认为是自由流动，适度和强烈的凝聚力石灰石粉末。自由流动的粉末在所有不同的情况（设备）之间提供良好的一致性，而中等和强粘性的粉末表现得更有趣。从转鼓中的流动角开始，并且变慢，可以外推到零转速的极限，但是随后观察到从堆测量的休止角相当大，这可能是由于其特殊的历史。当我们拉伸环剪试验到其最低的侧限应力时，粘性粉末的稳态内摩擦角与零转速极限下的流动角（在自由表面处）一致。
2020-02-20 cond-mat.soft
Rheology of cohesive granular particles under constant pressure
采用分子动力学模拟研究了粘性颗粒材料在恒压条件下的流变特性。根据剪切速率，压力和颗粒间的凝聚力，该系统表现出四个不同的阶段：均匀剪切，振荡，剪切带，和集群。摩擦系数随惯性数的增加而增加，与粘聚性无关。粘聚力越强，摩擦系数越大。这种趋势是由配位数和粒子间力的角分布的各向异性解释的。特别是，我们证明了第二近邻发挥作用的流变学的凝聚力系统。
2018-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From yielding to shear jamming in a cohesive frictional suspension
模拟被用来研究稳定的剪切流变学的摩擦颗粒表现出不连续的剪切增稠和剪切堵塞，在有限范围内的凝聚力的相互作用导致的屈服应力的稠密悬浮液。我们开发了一个本构模型，结合屈服行为和剪切变稀在低应力下的摩擦剪切增稠在高应力下，在很好的模拟结果。这项工作表明，在屈服应力以下的固体和在剪切堵塞状态下的固体之间存在明显的差异，因为这两者发生在广泛分离的应力水平下，由材料可流动的应力区域分离。
2018-09-17 cond-mat.soft
Cohesion of regolith: Measurements of meteorite powders
颗粒的凝聚力对小天体的性质有着重要的影响。在这项研究中，我们在露天测量，cohesion内聚力的几十微米大小的不规则形状的陨石，硅砂，玻璃粉，和球形玻璃颗粒，使用离心法。此外，我们估计了在测量条件下吸附在颗粒上的水蒸气的量。测量的陨石颗粒的cohesion内聚力比理想球形二氧化硅颗粒的内聚力小数十倍，并且对应于颗粒表面的亚微米级有效（或等效）曲率半径。此外，根据吸附在颗粒上的水蒸气的估计量，我们预计无空气物体中颗粒的cohesion内聚力大约是在露天测量的10倍。根据测量结果，我们估计小行星上粒子的cohesion内聚力通常在亚微牛顿范围内，快速旋转小行星上的粒子大小为数十微米。
2021-01-28 astro-ph.EP astro-ph.IM cond-mat.soft
Computer simulation of model cohesive powders: Plastic consolidation, structural changes and elasticity under isotropic loads
用离散元模拟方法研究了一个简单的二维粘性粉末模型在各向同性载荷作用下的准静态行为。如前所述，在围压P增大的情况下，松散堆积状态发生了重要的结构变化，而固相分数Φ不可逆地大量增加。系统状态经历了三个阶段，塑性固结曲线Φ（P*）的不同形式，在增长的减压下，P* = Pa/F0，由粘附力F0和颗粒直径a定义。在低约束区（I），塑性压缩可以忽略不计，并且结构受组装过程的影响。下一阶段（制度II）是独立的初始条件。孔隙比随log P线性变化，如工程文献中所述。在压实（III）的最后阶段，接近最大固体分数，和无粘性颗粒包的属性检索。在固结条件下，密度相关性的分形范围减小，力模式重组，弹性模量增加了一个大的因素。塑性形变事件对应于网络拓扑中非常小的变化，而密度较高的区域倾向于像刚体一样移动。在松散系统中，弹性性质主要由薄结的弯曲决定。对于生长的RR，这些倾向于减少到颗粒链，其中的折叠，而不是拉伸断裂，控制塑性压实。
2008-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fracturing-induced fluidization of vibrated fine-powder column
我们实验研究了垂直振动对由直径为5微米的玻璃珠组成的细粘性粉末的脆性行为的影响。这是一个尝试，以了解振动的流化Geldart的C组粉末，这是已知的，而流化困难的唯一作用。我们发现，粘性粉末柱可以压实，破碎，并通过增加外部振动的强度有效地流化。振动诱导断裂的过程总结在一个完整的实验相图中，显示振动粉末柱的四个不同阶段：固结（CS），静态断裂（SF），动态断裂（DF），对流断裂（CF）。我们发现，分离的边界固结和破裂区取决于无量纲的震动强度，S。然而，在DF制度，解压缩波的传播速度归一化到引力速度被发现是独立的S。为了达到C组粉末有效流化的最终目标，我们探索了容器形状，尺寸和基础条件等几何参数。我们发现，圆柱与半球形的基础条件是最有效的容器，以实现有效的流化时，振动的C组粉末。
2023-03-08 cond-mat.soft
Constant rate shearing on two dimensional cohesive disks
我们进行了二维分子动力学模拟的粘性磁盘剪切。圆盘之间的凝聚力是由相邻圆盘之间的弹簧作用增加的，模拟了毛细作用力。细胞的几何形状允许圆盘-圆盘剪切，而不是文献中常见的圆盘-细胞壁剪切。如果上盖以恒定速度运动，即受到无限大的剪切力，是否会发生粘滑现象？我们测量了不同剪切速率下上盖上的圆盘所作用的力，以及圆盘速度与到细胞底部距离的函数关系。对于大于给定阈值的剪切速率，测量的力与时间的关系似乎呈现出周期性行为，非常接近粘滑现象。剪切单元中圆盘的集体位移（前后）与上盖的恒定速度对应，导致剪切应力的周期性行为。
2005-05-10 cond-mat.soft
Ultraslow settling kinetics of frictional cohesive powders
本研究通过离散元模拟发现摩擦粘性粉体沉降具有强历史依赖的慢动力学，提出逆对数速率定律和自由空隙体积理论，解释其由结构空隙稳定主导的超慢沉降机制。
2022-12-09 cond-mat.soft
Hydrodynamic instabilities in shear flows of cohesive granular particles
University of Twente（特温特大学）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文通过扩展动态范德瓦尔斯模型，研究了粘性颗粒流在平面剪切下的流体不稳定性，发现密度不均匀结构由体积分数、剪切速率和非弹性决定。
2015-05-15 cond-mat.soft
Analogous Viscosity Equations of Granular Powders Based on Eyrings Rate Process Theory and Free Volume Concept
本文借用热力学系统中的粘性概念来描述颗粒粉末的流动性，并类比地定义了颗粒温度。Eyrings速率过程理论和自由体积概念已被证明是非常强大的，在处理许多热激活现象，在各种各样的领域，被用来推导在一个简单的剪切下的颗粒粉末的粘度方程。由于缺乏直接确定颗粒材料粘度的仪器和方法，所获得的粘度方程仅用描述粉末流动性的经验实验观察进行检查。连续的剪切增稠，而不是不连续的剪切增稠的预测和发现是依赖于剪切速率，颗粒之间的内聚能，和颗粒的体积分数，虽然不连续的剪切增稠可能仍然会发生，如果在剪切过程中满足某些条件，如局部颗粒体积分数的方法所产生的剪切诱导的不均匀性堵塞点。在粘性方程的基础上，提出了干燥颗粒粉末流动的基本机理，为更基本、更一致地衡量粉末流动性奠定了基础，至少为一致地定义颗粒粉末的粘性提供了一种方法。由于采用相同的方法来推导颗粒粉末的粘度方程，用于推导液体，胶体悬浮液和聚合物材料的粘度方程，无热和热系统，从而统一与一个单一的方法。
2015-08-21 cond-mat.soft
Scaling of discrete element model parameters for cohesionless and cohesive solid
离散元建模（DEM）的主要缺点之一是当颗粒数量巨大时所需的计算成本，特别是对于细粉末和/或工业规模的模拟。本研究探讨了模型参数的缩放，这是必要的，以产生规模独立的预测粘性和粘性固体下的准静态模拟的侧限压缩和无侧限压缩破坏单轴试验。采用双线性弹塑性粘着摩擦接触模型。结果表明，加载和卸载的接触刚度（包括法向和切向）与颗粒尺寸成线性关系，粘附力与颗粒尺寸的平方成很好的比例关系。该比例定律将允许按比例放大的颗粒DEM模型在单轴测试中表现出与由小得多的颗粒组成的材料类似的整体机械载荷响应。这是第一步的介观表示的粘性粉末，是基于现象学产生的关键散装特性的粘性固体，并有可能获得相当大的计算优势，工业规模的DEM模拟。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci 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
Decompaction-wave propagation in a vibrated fine powder bed
实验研究了由直径为5 μm的玻璃微珠组成的振动粉末床中裂纹的形成和解压缩波的传播。振动粉末床根据振动条件表现出三个不同的阶段：固结（CS），静态断裂（SF），和动态断裂（DF）。特别是，我们发现了向上的波传播的DF制度时，粉末床强烈振动。作为一个显着的特点，我们发现，在细粘性粉末，解压缩波的传播速度归一化重力速度是独立的振荡强度。这一结果表明，波的传播速度是由重力和凝聚力之间的平衡，而不是振动强度。我们还探讨了波在较粗和低密度颗粒粉末中传播现象的普遍性。
2022-07-18 cond-mat.soft
Dilatancy-induced surface deformation in dense cohesive granular media
Institute for Multiscale Simulation, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学多尺度模拟研究所）
研究了密实黏性颗粒介质中由膨胀引起的表面变形，发现等效波恩数是关键控制参数，高剪切速率下惯性效应减弱表面变形。
2026-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A shear cell study on oral and inhalation grade lactose powders
本文通过对二十种口服及吸入级乳糖粉末进行剪切盒测试，系统研究了粉末流动性与颗粒形态的关系，并提出了可预测屈服轨迹形状的通用数学关系，同时报道了粘滑行为现象。
2025-08-22 cond-mat.soft physics.app-ph
The non-monotonic shear-thinning flow of two strongly cohesive concentrated suspensions
本文描述了两种具有高度非单调流动曲线的浓强粘性矿物悬浮液在简单剪切中的行为。采用两种流变测试模式，控制应力和控制剪切速率。在受控应力模式中，材料显示出高于屈服应力的失控流动，对于其中一种悬浮液，屈服应力的值显著变化，并且从一次运行到下一次运行似乎是随机的，使得向上流动曲线似乎是非常不可再现的。然而，下降曲线不是，因为在受控速率模式下获得的曲线也不是，在受控上升应力下观察到失控流动的区域中，该曲线被证明是三值的。对于第一种悬浮液，总应力可以分解为三个部分，以一个很好的近似值：一个与塑性粘度成比例的粘性分量，一个恒定的均衡贡献，和第三个剪切速率相关的贡献与颗粒网络，随着剪切速率的增加而降低提高到-7/10次方。在第二悬浮液的情况下，应力可以沿着类似的线分解，虽然固相应力的应变率软化被发现是对数和不可约的均衡应力是小的。的流动曲线进行了讨论，在最近的模拟，他们符合一个非常简单的，但一般的规则，在粘性悬浮液和乳液的非单调行为，即它是由应变率软化的固相应力。
2014-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic and rate-dependent yielding in model cohesive suspensions
最近已经发现了一种实验系统，即凝结的CaCO 3悬浮液系统，其表现出非常可变的屈服行为，这取决于它是如何测试的，具体地说，它是以什么速率剪切的。在Péclet数Pe > 1时，它表现为简单的Herschel Bulkley液体，而在Pe < 1时，可以看到高度非单调的流动曲线。在受控应力测试中，它会显示滞后和剪切带，在通常的应力扫描类型中，通常用于在受控应力模式下测量流动曲线，它会显示非常不稳定和不可再现的行为。所有这些特征在这里都归因于固相或屈服应力对屈服点处的主要剪切速率的依赖性。应力增长曲线从步骤应变率测试表明，这种速率依赖性是一个后果的Péclet数依赖的应变软化。在非常低的Pe，屈服是合作和屈服应变是一阶，而Pe接近统一，屈服应变减少到需要打破颗粒间的债券，导致屈服应力大大降低。人们怀疑，利率依赖的收益率很可能是规则，而不是例外的凝聚力暂停更普遍。如果是这样，那么赫歇尔-巴尔克莱方程可以有效地推广为（在简单剪切中）。速率依赖的产量可能是一般的粘性悬浮液的命题是经得起严格的实验测试的一系列手段和沿线建议。
2015-02-02 cond-mat.soft
From creep to flow: Granular materials under cyclic shear
颗粒状材料，如沙子，粉末和谷物在日常生活中无处不在，工业应用和地球科学[1]。当不受干扰时，它们形成类似于其他非晶态固体如金属和胶体玻璃的稳定结构[2]。通常认为，所有这些无定形材料在缓慢剪切时显示出普遍的机械响应，即，有一个弹性制度，其次是屈服[3]。在这里，我们使用X射线断层扫描，以确定在三维循环剪切颗粒系统的微观动力学。与剪切振幅$Γ$无关，样品显示出从蠕变到扩散动力学的交叉，表明粒状材料没有弹性响应并且总是屈服，与其他玻璃形成鲜明对比。重叠函数[4]表明，在大的$Γ$屈服是一个简单的交叉现象，而对于小的$Γ$，它显示出一级跃迁的特征，临界点在$Γ\approx 0.1$，在该临界点处，人们发现明显的减速和动力学不均匀性。我们的研究结果是直接相关的颗粒的表面粗糙度，诱导微观的势能景观，从而创建松弛通道，是在简单的玻璃缺席。为了理解颗粒系统的复杂弛豫动力学，必须理解这些过程。
2023-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Restructuring of colloidal aggregates in shear flow: Coupling interparticle contact models with Stokesian dynamics
介绍了一种将颗粒间接触模型与斯托克斯动力学（SD）耦合的方法来模拟流动条件下的胶体聚集体。接触模型模拟了团簇内颗粒之间的内聚连接的弹性和塑性行为。因此，簇可以在低应力下保持它们的结构，而在足够高的应力条件下可能发生重构甚至断裂。SD是一种有效的方法来处理的长期和多体的水动力相互作用的低雷诺数流动的性质。利用这一耦合模型，研究了剪切力逐步增加条件下胶体聚集体的结构重组。不可逆的压实发生由于流体动力学应力的增加对集群。结果表明，大部分分形团簇被压实成棒状堆积结构，而其他分形团簇则表现为各向同性压实。
2012-12-17 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
The role of extensional rheology in the oral phase of swallowing: an in vitro study
吞咽障碍会显著降低生活质量，并可能危及生命。使用剪切稀化食品增稠剂的质地改良已被证明在吞咽困难的管理中是有效的。最近的一些研究认为，凝聚力的积极作用，但仍然有一个不充分的理解的影响的流变性质的液体团的动力学的团运输，特别是当弹性和拉伸性能相结合的剪切稀化行为。本研究结合稳态剪切，SAOS和毛细管断裂拉伸流变仪与体外方法来表征弹性液体的口腔运输。使用图像分析从体外实验中测量团速度和团长度，并与剪切和拉伸特性相关。一个理论描述的丸动力学表明，弹性和拉伸性能不影响显着的口腔过境动力学。相反，体外结果表明，拉伸特性可影响吞咽从口腔阶段到咽部阶段的过渡，其中，稀薄的粘弹性液体导致快速传输、较低的口腔吞咽后残留物和具有较光滑表面的更紧凑的食团，这可能表明破碎的风险较低。这一机制解释表明，薄粘弹性液体的伸展性能在吞咽困难的管理中的好处，应在临床试验中进一步评估。
2020-01-21 cond-mat.soft q-bio.TO
Dynamic and rate-dependent yielding behavior of Co0.9Ni0.1 nanocluster based magnetorheological fluids
在本文中，我们进行了稳态剪切和振荡磁流变（MR）的研究中含有CoNi纳米团簇的直径为450 nm的磁流体。在不添加任何表面活性剂或还原剂的情况下，以液态多元醇为溶剂，采用常规的均相成核法，在高温下合成了富钴纳米团簇。通过X射线衍射、能谱分析、扫描电镜和透射电镜对样品的成分和形貌进行了分析。通过将15体积%和20体积%的CoNi粉末分散在蓖麻油中制备两种变体的流体样品。室温下稳定的磁剪切研究表明粘塑性行为与更强的依赖性，静态屈服应力磁化比偶极耦合，在动态屈服应力的操作。在恒定剪切速率下的磁扫描测量显示在高磁场下有趣的弛豫。我们还探讨了动态弹性行为，通过振荡磁流变学研究下的应变扫描和频率扫描模式，并显示玻璃化转变现象发生在他们以上的临界剪切振幅。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
