The concept of jamming has attracted great research interest due to its broad relevance in soft matter such as liquids, glasses, colloids, foams, and granular materials, and its deep connection to the sphere packing problem and optimization problems. Here we show that the domain of amorphous jammed states of frictionless spheres can be significantly extended, from the well-known jamming-point at a fixed density, to a jamming-plane that spans the density and shear strain axes. We explore the jamming-plane, via athermal and thermal simulations of compression and shear jamming, with a help of an …
2021-03-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Is friction essential for dilatancy and shear jamming in granular matter?
颗粒填料显示出显著的剪切变形现象[1]，其中它们的体积在剪切变形时增加。传统观点和以前的结果表明，剪切力引起的堵塞现象也需要摩擦相互作用[2，3]。在这里，我们调查的发生在无摩擦填料的粘性和剪切堵塞。我们发现，存在的各向同性的干扰密度<$j以上的最小密度，J点密度<$J [4，5]，导致出现剪切诱导干扰和干扰。填充在10 J形成一个显着的阈值状态，在恒定的压力剪切下，系统在消失的压力的极限演变，无论初始堵塞密度10 J。虽然不同的填料在压缩下显示出相同的缩放特性[6]，但它们在剪切下的流变行为表现出显著的差异。在恒定体积剪切下的屈服应力随着密度的增加而不连续地增加，当α J > α J时，与在α J处堵塞的一般填料中的连续行为相反[4，7]。
2020-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical scaling in linear response of frictionless granular packings near jamming
通过分析无摩擦颗粒介质的线性响应，研究了无摩擦颗粒介质在阻塞转捩以上的标度行为的起源。对局部强迫的响应是非自平均的，并且在干扰过渡处发散的长度尺度上波动。在干扰转捩附近，对全球强迫的响应变得越来越非仿射。这是由于接近的软盘模式，其影响，我们的特点是局部线性响应。我们发现，当地的响应也支配的弹性常数和接触数的异常标度。
2006-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear modulus and Dilatancy Softening in Granular Packings above Jamming
我们通过实验研究了单层双分散摩擦颗粒对非均匀剪切扰动的力学响应。我们膨胀的包装内的入侵者，并使用光弹性和跟踪技术来测量在晶粒尺度上的诱导剪切应变和应力。我们量化实验的应变幅低至0.001和一系列的包装分数在2%的变化范围内的堵塞过渡的本构关系。在转变过程中，强非线性效应开始出现：剪切模量和非线性剪切模量在小应变下发生软化，直到达到临界应变，此时恢复有效线性。通过标度分析，提取了临界应变和相关临界应力对堵塞距离的依赖关系。我们检查的本构关系，当应用到力学平衡方程，导致观察到的应力和应变分布。这些剖面在靠近充气管的有效线性区和远离充气管的真正非线性区之间表现出空间交叉，交叉长度在干扰过渡处发散。
2014-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Maximum Entropy and the Stress Distribution in Soft Disk Packings Above Jamming
我们发现，最大熵假设可以成功地解释混乱的机械稳定的包装软，各向同性的压力，无摩擦的磁盘上面的干扰过渡的颗粒的紧凑的集群上的应力分布。我们表明，在我们的二维情况下，它变得有必要考虑不仅是应力，而且麦克斯韦-克雷莫纳力瓦面积，作为一个约束变量，确定应力分布。力瓦面积的重要性已经在早期对理想化力网络集合的计算中提出。
2015-07-31 cond-mat.dis-nn 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
Statistics of Conserved Quantities in Mechanically Stable Packings of Frictionless Disks Above Jamming
我们数值模拟机械稳定填料的软核，无摩擦，bidisperse磁盘在两个维度上，上面的干扰包装分数$ϕ_J$。对于一个固定的各向同性的全球应力张量的配置，我们计算的平均值，方差和相关性的保守量（应力$Γ_{\cal C}$，力瓦面积$A_{\cal C}$，Voronoi体积$V_{\cal C}$，粒子数$N_{\cal C}$，和小粒子数$N_{s{\cal C}}$）的紧凑的粒子${\cal C}$，作为集群大小和全球系统应力的函数。我们发现几个显着的差异取决于集群${\cal C}$是否是由一个固定的半径$R$或一个固定数量的粒子$M$定义。我们评论的影响，我们的研究结果的最大熵模型堵塞包装。
2014-10-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxations and rheology near jamming
确定了堵塞附近软球填料的复剪切模量$G^*$的形式。有限频率下的粘弹性响应与填料的固有松弛模式密切相关，这与无阻尼填料的振动模式不同。我们证明并解释了一个异常过剩的缓慢放松模式附近的干扰，反映在一个发散的弛豫态密度的外观。从态密度出发，推导出了$G^*$与频率和干扰跃迁距离的关系，并通过数值计算得到了证实。
2011-10-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Complete Jamming Landscape of Confined Hard Discs
一个完整的干扰景观的精确描述是为一个系统的硬盘直径$σ$，被限制在两条线分开的距离$1+\sqrt{3/4} < H/σ< 2$。通过考虑所有可能的局部堆积排列，利用转移矩阵方法得到了堵塞态的广义系综配分函数，从而计算了堆积的组态熵和状态方程.探索结构有序性与堆积密度之间的关系，我们发现局部堆积环境之间的几何挫折在决定堵塞态的密度分布中起着重要的作用，结构的“随机性”是堆积密度的非单调函数.分子动力学模拟表明，平衡液体的性质与景观的性质密切相关。
2009-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The influence of packing protocol, size ratio, and pore structure on fractal exponents in dense polydisperse packings
Joint Institute for Nuclear Research（俄罗斯联邦杜布纳联合核子研究所）；Dokuchaev Soil Science Institute（多卡恰耶夫土壤科学研究所）；Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear Engineering（霍里亚·胡利贝伊国家物理与核工程研究所）；Craiova University（克赖奥瓦大学）
研究不同堆积协议下，半径服从幂律分布的密集随机堆积圆盘系统的分形性质，通过数值计算获得质量-半径关系和结构因子的幂律指数，揭示尺寸比等因素对分形指数的影响及相关规律。
2026-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming transitions in amorphous packings of frictionless spheres occur over a continuous range of volume fractions
我们数值产生完全无定形组件的无摩擦球在三维空间，并研究这些填料在大体积分数的干扰过渡。我们指定四个协议产生的堵塞体积分数的临界值，这是急剧定义的限制大系统的大小，但每个协议是不同的。因此，我们直接建立了一个连续的体积分数范围内发生非平衡堵塞过渡的存在。然而，这些干扰过渡具有相同的临界行为。我们的研究结果表明，即使在没有部分晶体有序，一个独特的位置的随机紧密堆积不存在，和体积分数本身是不足以描述堵塞状态的属性。
2009-10-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Multiscaling at Point J: Jamming is a Critical Phenomenon
我们分析的干扰过渡，发生在一个无序的二维组装的磁盘在零温度为最近提出的干扰相图的“J点”作为一个函数的堆积密度增加。我们测量的移动磁盘的总数和移动区域的横向长度，并发现一个幂律发散的包装密度增加到一个临界堵塞密度。这提供了证据表明，作为堆积密度的函数的T = 0堵塞转变是{ \it二阶}相变。此外，我们发现多尺度的证据，表明长尾的速度波动的重要性。
2005-07-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Additional jamming transition in 2D bidisperse granular packings
本研究构建二维双分散颗粒系统的阻塞相图，发现两种阻塞转变，明确第二种转变的临界参数与维度无关的特性，揭示小颗粒浓度对堆积结构的影响规律。
2025-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical slowing down and hyperuniformity on approach to jamming
超均匀性的特征是物质处于临界点的状态，在临界点处，密度或体积分数的波动在无限波长处被严格抑制。近年来，人们对无摩擦硬颗粒填料中的严格堵塞和超均匀性之间的联系给予了很大的关注。这样做需要一个研究非常大的填料，这可能是难以堵塞适当。我们修改了Donev等人[J.Comp.Phys.197，139（2004）]的严格线性规划方法，以便在两个维度上测试硬磁盘的可压缩堵塞包装中的堵塞。我们发现，各种标准的包装协议努力可靠地创建包装，即使是适度的系统尺寸堵塞，重要的是，这些包装似乎是由传统的测试堵塞。我们提出的证据表明，从超均匀性在假定的最大随机堵塞（MRJ）包装的偏差可以部分地解释在生成确切堵塞配置由于一种类型的“临界减速”的缺点，因为必要的重排变得难以实现的数值协议。此外，各种方案能够产生在不同程度上表现出超均匀性的填料，但这是因为某些方案能够更好地接近精确堵塞的配置。尽管如此，虽然人们通常不应该期望具有摇铃的无序填充具有精确的超均匀性，但我们发现，当确保堵塞时，我们的填充非常接近超均匀性，并且与超均匀性的偏差与无法确保堵塞相关，这表明严格堵塞和超均匀性确实是相关的。这就提出了理想的MRJ填料没有摇铃的可能性。我们的工作提供了动力包装算法的发展，产生大的无序严格堵塞包装是无响尾蛇。
2016-06-16 cond-mat.stat-mech
We show that an analogy between crowding in fluid and jammed phases of hard spheres captures the density dependence of the kissing number for a family of numerically generated jammed states. We extend this analogy to jams of mixtures of hard spheres in $d=3$ dimensions, and thus obtain an estimate of the random close packing (RCP) volume fraction, $ϕ_{\textrm{RCP}}$, as a function of size polydispersity. We first consider mixtures of particle sizes with discrete distributions. For binary systems, we show agreement between our predictions and simulations, using both our own and results reported…
2023-01-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Equilibrium sampling of hard spheres up to the jamming density and beyond
我们实现和优化的粒子交换蒙特卡罗算法，使我们能够热硬球的多分散系统达到前所未有的大体积分数，其中\revise{previous}算法和实验无法平衡。我们表明，没有玻璃奇点干预前的干扰密度，我们独立地确定通过两个不同的非平衡协议。我们证明了平衡流体和非平衡堵塞态可以具有相同的密度，表明堵塞转变不可能是流体分支的终点。
2016-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From crystal to amorphopus: a novel route towards unjamming in soft disk packings
本文用数值方法研究了由单分散晶体压缩而成的双分散和多分散圆盘填料的不堵塞率。在双分散体系中，f + = 40%~ 80%的粒子半径增加了ΔR，其余粒子半径减小了ΔR。多分散填料是通过在[-ΔR，ΔR]范围内根据均匀分布改变所有颗粒半径来制备的。结果表明，临界堆积分数不大于初始单分散晶体的值，即η = π/12，最低值约为无规密堆积的值。这些结果被看作是小-小颗粒接触的增加和由大-大颗粒接触提供的局部结晶顺序之间的相互作用的结果。
2010-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming in finite systems: stability, anisotropy, fluctuations and scaling
软排斥球的无热填充在热力学极限下表现出急剧的堵塞转变。在进一步压缩后，各种结构和机械性能在数十年的压力下显示出干净的幂律行为。与任何相变一样，在接近相变的有限系统中，这种行为的舍入在理解相变本身的性质方面起着重要的作用。堵塞的情况是令人惊讶的丰富：堵塞的填料是各向同性的假设仅在大尺寸限制下严格正确，而有限尺寸对堵塞的含义有着深刻的影响。在这里，我们提供了一个全面的数值研究的有限尺寸的影响，在球体包装上面的干扰过渡，专注于稳定性以及缩放的接触数和弹性响应。
2014-12-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Edwards thermodynamics of the jamming transition for frictionless packings: ergodicity test and role of angoricity and compactivity
本文阐述了如何平衡统计力学的工具可以帮助解释一个远离平衡的问题：堵塞过渡无摩擦颗粒材料。爱德华兹的想法包括提出一个统计合奏的体积和应力波动，通过热力学概念的熵，紧致性，X和angoricity，A（两个温度一样的变量）。我们发现爱德华兹热力学能够描述的干扰转变（J点）。使用系综形式主义，我们阐明了以下几点：（i）我们测试相结合的体积应力系综通过比较的统计特性的堵塞的配置获得的动力学与那些平均在系综的最小值的势能景观作为遍历性的测试。这两种方法之间的协议支持“热化”的想法，在给定的angoricity和压实。(ii)微正则系综分析支持了晶粒的最大熵原理。(iii)密集变量通过一系列标度关系描述干扰方法，如A { \to } 0+和X { \to } 0-。由于力-体积耦合，可以通过由A和X的贡献组成的“阻塞温度”TJ来精确地探测阻塞转变。(iv)热力学框架揭示了干扰相变的顺序，通过显示在干扰的压力和体积等可观测量的临界波动的情况下。(v)最后，我们阐述了与相关研究的比较，显示了微观状态的等概率故障。
2011-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reply to "Comment on `Jamming at zero temperature and zero applied stress: The epitome of disorder' "
我们回答了Donev，Torquato，Stillinger和Connelly在他们的“评论”中提出的问题：在零温度和零施加应力下的干扰：无序的缩影。“我们强调，我们遵循一种与他们所做的从根本上不同的方法，以“最大随机堵塞”框架来重新解释随机紧密堆积。我们定义的“最大随机堵塞包装分数”是最大数量的初始状态，完全随机选择，放松最终状态的干扰阈值在热力学极限。因此，我们专注于一个合奏的状态在干扰阈值，而DTSC有兴趣在确定数量的顺序和程度的干扰一个特定的配置。我们还认为，软粒子系统是“干净的”，因为那些使用硬球研究堵塞包装，并指出使用软势的好处。
2005-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality of jamming of non-spherical particles
非球形颗粒（如椭球体和球柱体）的无定形堆积是实体的：颗粒之间的机械接触的数量小于自由度的数量，因此违反了麦克斯韦的机械稳定性准则。在这项工作中，我们提出了一个普遍的理论，实体无定形填料和相关的堵塞过渡。首先，我们表明，许多系统属于同一个普适类。作为一个例子，我们明确映射到一个系统的椭圆“呼吸”粒子。我们表明，通过使用一个边际稳定的参数，在这两种情况下，堵塞的包装是hypostatic的，并且与接触数和振动态密度的临界指数是相同的。此外，我们引入了一个广义的感知器模型，可以解析地解决的副本方法。该解析解预测了同一实体干扰普适类的临界指数。分析还表明，实体干扰的力和间隙分布不符合幂律分布，与球形粒子的均衡干扰形成鲜明对比。最后，我们通过数值模拟证实了我们的理论预测。
2018-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glass transition and random packing in the hard sphere system
玻璃化转变和硬球系统中的无规堆积已经引起了极大的关注，因为该系统在研究包括液体、胶体分散体、过冷液体、玻璃和颗粒材料在内的各种实际系统中起着重要作用（1-12）。尽管该系统很重要且简单，但一些基本问题，例如理想玻璃化转变的存在（5-16），玻璃化转变和随机堆积（或堵塞）的性质以及熵危机或Kauzmann悖论（17，18）仍然是开放的。基于在势能景观框架内的整个稳定和亚稳区域上的非常精确的状态方程，在这里，我们报告了在硬球系统中观察到的两个相变：第一种是理想玻璃化转变，表明构型熵消失，第二种是无规松散堆积和无规紧密堆积1之间的堵塞转变，2（或最大随机堵塞包装（11，12）），表明固有的结构优势。然而，有人建议，玻璃和堵塞转变可能不会被视为一个热力学相变。非平衡熵损失表明平衡热力学不适用于过冷液体和玻璃。这里提出的硬球系统的结果将有直接的影响，随机包装或干扰相关的研究，并将揭示在实际系统中的玻璃化转变的研究。
2006-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Hyperuniformity, quasi-long-range correlations, and void-space constraints in maximally random jammed particle packings. I. Polydisperse spheres
超均匀多粒子分布具有比观测窗口的体积增长更慢的局部数方差，这意味着局部密度在几个特征长度尺度之外是有效均匀的。以前的工作在三维空间中的最大随机严格堵塞球填充表明，这些系统是超均匀的，并具有不寻常的准长程对相关，导致异常对数增长的数量方差。然而，最近的工作最大随机堵塞球填料的尺寸分布表明，这种准长程相关性和超均匀性是不普遍的堵塞硬颗粒系统。在本文中，我们表明，这样的系统确实是超均匀的签名准长程相关的特征更一般的本地体积分数波动。我们认为，由饱和和严格干扰的约束引起的空隙空间的规则性克服了磁盘中心的局部不均匀性，诱导超均匀性的频谱密度的线性小波数非解析行为的介质中，导致准长程空间相关性。一个二进制MRJ系统的孔径分布的数值和分析分析，除了本地表征的n-粒子环管周围的夹杂物的空隙空间提出支持我们的论点。本文是一系列的两篇论文的第一部分，考虑超均匀性，堵塞，和规则性的空隙空间在硬颗粒填料之间的关系。
2011-04-20 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
Jamming as a critical phenomenon: a field theory of zero-temperature grain packings
一个场论的无摩擦颗粒填充在二维显示出零温度临界点在一个非零值的包装分数。力平衡的零温度约束在决定相变的性质方面起着至关重要的作用。两个序参量，<z>即平均接触次数与均衡值的偏差，和<F>，每个接触的力的平均大小，表征了从堵塞（高填充分数）到未堵塞（低填充分数状态）的转变。临界点具有混合的字符与序参量显示跳跃的不连续性，但与波动的接触力发散。在临界点处，F的分布显示了静态颗粒堆中观察到的特征平台。该理论对接触力的空间波动做出了可证伪的预测。有限温度动力学和推广到摩擦填料和更高的维度的影响进行了讨论
2005-04-14 cond-mat.stat-mech
Isostaticity at Frictional Jamming
无摩擦球形颗粒的非晶填料在堵塞开始时是等静压的，约束（接触）的数量等于自由度的数量。它们的结构和力学性能由颗粒间的接触网络控制。相比之下，摩擦颗粒的无定形填料在堵塞开始时通常是超静定的。我们进行了广泛的数值模拟，在二维的几何粗糙（GA）模型的静摩擦，进一步研究均衡的作用。在GA模型中，颗粒间的力是通过将接触颗粒上周期性间隔的圆形微凸体之间的纯排斥中心力相加得到的。我们比较的包装分数，接触数，动员分布和振动密度的状态，使用GA模型产生的Cundall-Strack（CS）的方法。我们发现，从GA模型获得的摩擦盘静态填料是机械稳定和均衡的，当我们考虑接触颗粒上的微凸体之间的相互作用。作为静摩擦系数的函数，静态填料的结构和机械性能从无摩擦到摩擦行为的交叉与颗粒间接触类型的变化和GA模型的振动模式密度峰值的消失相一致。这些结果强调了细观尺度特征的模型静摩擦发挥了重要作用，在确定性能的颗粒填料。
2013-05-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The jamming transition as probed by quasistatic shear flow
我们研究的流变学的软，无摩擦的颗粒接近堵塞的无定形包装。实现准静态模拟方法，我们生成一个定义良好的合奏状态，直接采样系统在其屈服应力。从自由流动状态到屈服应力情况的连续堵塞过渡发生在定义良好的填充分数处，其中观察到均衡固体的标度律特征。我们建议，在过渡下方观察到的长程相关性主要由这个均衡点，而在过渡上方观察到的长程相关性是致密、无序弹性介质的特征。
2009-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A comparison of jamming behavior in systems composed of dimer- and ellipse-shaped particles
我们比较的结构和力学性质的静态包装组成的无摩擦凸（椭圆形）和凹（刚性二聚体）颗粒在两个维度。我们采用数值模拟产生静态填料和测量的剪切应力响应于施加简单的剪切应变作为纵横比和压缩量的函数。我们发现，近干扰的行为是显着不同的椭圆和二聚体，即使这两种形状的特征大致由纵横比，并拥有相同数量的平移和旋转的自由度，每个粒子。例如，我们发现，椭圆填料是hypostatic（不均衡的发现二聚体），显示新的幂律缩放的静态线性剪切模量和接触数与压缩量，并具有应力-应变关系，是定性不同的二聚体。因此，我们观察到各向异性颗粒的静态堆积的重要宏观性质可以取决于单个颗粒的微观几何特征。
2010-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming in Systems Composed of Frictionless Ellipse-Shaped Particles
我们研究了堵塞的椭圆填料的结构和力学性质，发现这些系统中的堵塞过渡的性质是根本不同的球形颗粒。椭圆形填充是一种具有比约束多的自由度的实体填充。低能激发谱在一定的长径比范围内具有两个能隙和三个不同的分支。在零压缩极限下，最低支模的能量随变形幅度{ \it四次方}增加，态密度在零频率下具有$δ$函数.我们确定的缩放关系，崩溃的低频部分的频谱不同的纵横比。最后，我们发现实静性的程度取决于堆积的四次模的数目。
2008-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming transition in emulsions and granular materials
本文通过分子动力学模拟研究了乳状液和颗粒物质堆积过程中的堵塞转变。乳液模型由无摩擦液滴通过非线性法向力相互作用组成，所述法向力是使用通过共聚焦显微镜获得的压缩乳液系统的实验数据获得的。颗粒材料采用具有库仑摩擦的Hertz-Mindlin变形球形颗粒模型。在这两种情况下，我们发现幂律缩放的压力和多余的接触数的消失，系统接近从高体积分数的干扰过渡。我们发现，在制备过程中的压缩率参数化的建设历史有很强的颗粒材料的微观力学性能的影响，但不对乳液。这导致颗粒系统堵塞在不同的体积分数取决于历史。在乳状液和颗粒状材料中，在缓慢压缩速率和无限摩擦下，在接近堵塞转变的填料中发现了等静压性。颗粒间力的不均匀性随着填充物接近干扰转变而增加，这通过力分布的指数尾和测量力的空间局部化的参与数的小值来证明。然而，在结构特性中没有观察到干扰转变的特征，如径向分布函数和接触分布。
2005-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local composition fluctuations act as precursors for crystal nucleation in polydisperse hard spheres
Utrecht University（乌得勒支大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
研究发现多分散硬球系统中，局部组成波动可作为晶体成核的先驱，其成核率与多分散性及packing fraction相关。
2025-12-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Stability of jammed packings II: the transverse length scale
作为在零温度和施加的应力下的填充分数的函数，球体的无定形填充表现出堵塞过渡，其中系统即使在热力学极限中对边界条件也是敏感的。在进一步压缩时，如果系统足够大，则系统将变得对边界条件不敏感。在这里，我们探讨的线性响应的一大类边界扰动在2和3维。我们考虑每一个有限堆积与边界条件作为一个无限的正方形或立方晶格的基础，并研究在任意波矢的振动模式的性质。我们发现，这种模式的稳定性可以理解的平面波和异常振动模式之间的竞争与干扰过渡;无穷小的边界扰动变得无关的系统是大于长度尺度的横向激励的特点。之前确定的长度在干扰过渡处发生偏离。
2013-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite-Size Scaling at the Jamming Transition
我们提出了一个分析有限尺寸的影响，在拥挤的包装N软，无摩擦球在零温度。有一个1/N的修正，在过渡的接触数的离散跳跃，使堵塞的填料只存在以上的均衡。因此，接触数和弹性模量的正则幂律标度在低压下破裂。这些量表现出具有非平凡标度函数的标度崩溃，表明干扰转变可以被视为相变。缩放在2维和3维中均作为N的函数实现，指示上限临界尺寸为2。
2012-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constraints and vibrations in static packings of ellipsoidal particles
我们用数值方法研究了二维和三维椭球体颗粒在一定长宽比和压缩比范围内的静态堆积力学性质$Δϕ$。虽然堵塞开始时球形颗粒的无定形填料（$Δϕ=0$）是均衡的，并且具有它们被集体堵塞所需的最小接触数$z_{\rm iso}$，但椭圆形颗粒的无定形填料通常具有比根据朴素计数参数预期的集体堵塞（$z < z_{\rm iso}$）更少的接触，该参数假设所有接触都会对颗粒间分离产生线性独立的约束。为了理解这种行为，我们分解的动态矩阵$M=H-S$静态包装的椭球粒子成两个重要组成部分：刚度$H$和应力$S$矩阵。我们发现，刚度矩阵具有$N(z_{\rm iso} - z)$本征模式${\hat e}_0$具有零特征值，即使在有限的压缩，其中$N$是粒子的数量。此外，这些模式${\hat e}_0$的动力学矩阵的本征向量与本征值的比例为$Δϕ$，因此有限的压缩稳定包装的椭球粒子。在干扰开始时，椭圆形颗粒的静态填充的谐波响应消失，和总势能尺度为$δ^4$的扰动幅度$δ$沿这些“四次”模式，${\hat e}_0$。这些发现说明球形和椭球形颗粒的静态填料之间的显着差异。
2012-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pair Correlation Function Characteristics of Nearly Jammed Disordered and Ordered Hard-Sphere Packings
本文从理论和计算两方面研究了硬球填充中的干扰方法，特别是接触点周围的成对关联函数$g_{2}(r)$。我们的计算数据明确地分离的窄δ函数的贡献$g_{2}$由于新兴的粒子间接触的背景贡献，由于近接触。数据还以前所未有的准确性表明，无序硬球填料是严格均衡的，即，一旦去除了拨浪鼓，在阻塞极限中的精确触点的数目就精确地等于自由度的数目。对于这样的均衡包装，我们推导出的概率分布之间的理论联系颗粒间的力$P_{f}(f)$，我们测量计算，和接触的贡献$g_{2}$。我们验证了这种关系的计算生成的均衡包装是最大的堵塞随机状态的代表。我们清楚地观察到$P_{f}$的最大值和零力的非零概率。我们计算观察到一个不寻常的幂律发散的近接触的贡献$g_{2}$，持续甚至在干扰限制，指数为-0.4。我们还提出了第一个计算数据上的接触贡献$g_{2}$的空位稀释FCC晶体填料，也调查部分结晶填料沿过渡从最大无序到完全有序的包装。与以往的研究不同，我们发现，订购有显着的影响$P_{f}$的形状小的力量。
2004-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A microscopic mean-field theory of the jamming transition
致密颗粒填料通过非平衡堵塞过渡获得刚性，这在从乳状液到沙堆的材料中很常见。我们描述了无热包装和他们观察到的几何相变完全平衡统计力学和发展的软排斥性球形粒子的堵塞过渡的微观多体平均场论。我们推导出解析的一些标度律和指数特征的过渡和获得预测微观关联函数的堵塞状态，是服从实验验证，其准确性，我们确认使用计算机模拟。
2011-04-04 cond-mat.stat-mech
Universal Jamming Criticality and Self-Organizing Principles from Disorder to the Limit of Perfect Crystalline Order
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究聚焦弹性阻塞堆积，系统调结构揭示通用特性，证明力学性能受阻塞临界性支配，发现配位数分布等，为无序固体刚性提出组织机制，强调阻塞物理相关性并补充自组织原理。
2026-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random close packing fractions of lognormal distributions of hard spheres
我们将最近的一维算法用于预测多分散硬球的随机紧密堆积分数[Farr和Groot，J.Chem.Phys.133，244104（2009）]应用于球尺寸的对数正态分布和这种群体的混合物的情况。我们的结果比较好，直接模拟球体在三维空间中的两个慢得多的算法，并表明该算法是足够快的粒子包装的逆问题：设计尺寸分布，以满足所需的标准。本文中使用的一维方法是以C编程语言的计算机代码实现的，根据GNU通用公共许可证（版本2）的条款，可在http://sourceforge.net/projects/spherepack1d/上获得。
2013-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From Close-Packed to Topologically Close-Packed: Formation of Laves Phases in Moderately Polydisperse Hard-Sphere Mixtures
粒度多分散性可有助于抑制硬球流体在高填充分数下结晶成密堆积结构，因此通常用于产生模型玻璃形成系统。尽管如此，已知具有适度多分散性的硬球混合物仍然具有有序的基态。在这里，我们通过计算机模拟表明，硬球混合物的颗粒尺寸的基础上增加多分散性frackets，和双峰子群有利于形成拓扑紧密堆积的C14和C15 Laves相共存的无序相。这一结果的一般性是支持模拟的硬球混合物的粒度分布的四种不同的形式。
2018-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random packing in three dimensions
本文提出将三维随机堆积视为最接近淬火泊松随机点场的球体，通过新算法发现ϕ_J≈0.65处的潜热现象及堵塞转变，为随机堆积定义和无定形材料研究提供新视角。
2023-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A nonsmooth program for jamming hard spheres
研究了$d$维单位立方体中等半径$n$硬球的填充问题。我们提出了一个非光滑函数，其局部极值的半径堵塞包装（其中没有一个子集的领域可以移动保持所有其他固定），并表明，对于一个固定数量的领域，只有100多个半径的这种堵塞的配置。我们提出了一个算法，这个最大半径函数的最大化，并提出了5 - 8个磁盘在单位正方形和4 - 6个球在单位立方体的例子。该方法允许直接推广到其他紧凑容器中的球体包装。
2012-09-18 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Simple and efficient methods for local structural analysis in polydisperse hard disk systems
本文提出简单高效的局部结构分析方法，用于非平衡、非均匀、多分散硬磁盘系统，克服传统固定距离截断和Voronoi构造的局限，并展示其应用。
2024-05-05 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Contact values of the particle-particle and wall-particle correlation functions in a hard-sphere polydisperse fluid
考虑了具有给定尺寸分布$f(σ)$的（添加剂）硬球流体的径向分布函数的接触值$g(σ,σ')$。引入了一个"普适性“假设，根据该假设，在给定的填充分数$η$，$g(σ,σ')=G(z(σ,σ'))$，其中$G$是一个公共函数，独立于组分的数量（有限或无限），$z(σ,σ')=[2 σσ'/(σ+σ')]μ_2/μ_3$是一个无量纲参数，$μ_n$是直径分布的$n$阶矩。的$z$ -依赖的$G$的立方形式的建议和已知的精确一致性条件的点粒子和相等的尺寸限制，以及两个不同的路线之间计算的系统中存在的压力的硬壁，被用来表示$G(z)$在接触的单组分系统的径向分布。对于多分散系统，我们比较接触值的壁粒子的相关函数和压缩因子与最近的Monte Carlo模拟得到的。
2005-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Effective temperature and jamming transition in dense, gently sheared granular assemblies
我们提出了广泛的计算结果的有效温度，定义的波动耗散关系的均方位移和平均位移的晶粒，在一个弱的，外部扰动的作用下，剪切，双分散颗粒包装的可压缩球体。我们研究了这个参数的剪切速率和体积分数，颗粒的类型和可观察到的波动耗散关系的依赖性。我们发现系统中不同示踪粒子的温度相同。对于足够慢的剪切，温度变得与剪切速率无关，这表明它是堵塞填料的有效温度。然而，我们也表明，协议的有效温度为不同的可观的只是近似的，很长一段时间，这表明，这个定义可能无法捕获系统的全部热力学。另一方面，我们发现之间的动态有效温度和紧凑性计算假设所有堵塞状态是等概率的。因此，温度的这个定义可以捕获颗粒材料的遍历假设的一个实例，如由理论形式主义提出的堵塞。最后，我们的模拟表明，平均剪切应力和表观剪切粘度遵循通常的复杂流体的剪切速率的关系。我们的研究结果表明，剪切的应用诱导堵塞在填料的颗粒相互作用的切向力。
2005-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exploring the jamming transition over a wide range of critical densities
我们数值研究了三维无摩擦多分散球的阻塞转变。我们使用一个有效的热化算法的平衡硬球流体，并产生无定形堵塞包装的范围内的临界堵塞密度，这是约三倍，比以前的研究。这使我们能够重新审视表征干扰过渡的广泛的结构特性。等静压性和对关联函数的临界行为在整个干扰密度范围内都成立。在中等长度尺度下，我们发现一个弱的，平滑的键取向顺序的增加。相比之下，扭曲的二十面体结构增长迅速，在流体和堵塞状态的体积分数增加。令人惊讶的是，在大尺度上，我们观察到，更密集的堵塞状态显示出更强的偏离超均匀性，这表明从平衡流体继承的增强的无定形有序竞争，而不是增强，超均匀性。最后，有限大小的波动的临界干扰密度被大大抑制在密集的堵塞状态，表明一个重要的变化，在地形的势能景观。通过相当大的拉伸的临界“J线”的振幅，我们的工作解开的物理性质，在接触规模与堵塞的临界性，从那些发生在较大的长度尺度，具有不同的性质。
2017-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Sub-Jamming Transition in Binary Sphere Mixtures
我们研究了颗粒尺寸不对称性对随机堵塞的大/小球组成的二元球混合物结构演化的影响。堵塞填料的模拟被用来评估从大球为主的过渡到小球为主的混合物。对于弱不对称的颗粒尺寸，包装性能的发展顺利，但不是单调的，增加小球组成，$f$。我们的模拟结果表明，在高值的比例$α$的大到小的球体半径，（$α\geq α_c \approx 5.75$）的结构特性，如包装密度，部分堵塞的球体和接触统计与$f$的演变表现出的功能，建议一个尖锐的过渡，无论是通过结构措施或其衍生物的不连续性。我们认为，这种行为是有关的奇异的，组合物的依赖性紧密堆积的分数预测在无限长径比的混合物$α\rightarrow\infty$的Furnas模型，但发生在有限的值范围内的$α$以上的临界值，$α_c \approx 5.75$。对于$α\geq α_c$，从小$f$值到大$f$值的急剧转变的存在可归因于沿着组成$f_{sub}(α)$的线在堵塞的大球体的间隙中存在小球体的{ \it子堵塞转变}。我们认为，有限大小的不对称性$α_c \simeq 5.75$的临界值是一致的传输相邻四面体紧密填充的大球体之间的间隙，促进合作的子干扰过渡的小球体限制在不相交的体积的小球体接触的几何标准。
2017-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
We numerically study the relaxation dynamics and associated criticality of non-Brownian frictionless spheres below jamming in spatial dimensions $d=2$, $3$, $4$, and $8$, and in the mean-field Mari-Kurchan model. We discover non-trivial finite-size and volume fraction dependences of the relaxation time associated to the relaxation of unjammed packings. In particular, the relaxation time is shown to diverge logarithmically with system size at any density below jamming, and no critical exponent can characterise its behaviour approaching jamming. In mean-field, the relaxation time is instead well…
2021-02-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass and jamming transitions in a random organization model
Università di Trieste（的里雅斯特大学）；ESPCI Paris, PSL Research University（巴黎物理化工国立高等学院，巴黎文理研究大学）
研究二维无晶格粒子模型，探讨其在驱动非布朗运动悬浮液中的吸收相变。通过数值分析(ϕ,ε)相图，发现大ϕ时存在非平衡玻璃转变，影响临界吸收转变位置，且阻塞转变不唯一定义随机密实度。
2026-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean field theory of hard sphere glasses and jamming
硬球在凝聚态物质中无处不在：它们被用作液体、晶体、胶体系统、颗粒系统和粉末的模型。硬球的包装甚至更广泛的兴趣，因为它们与信息理论中的重要问题有关，例如信号的数字化，纠错码和优化问题。在三维空间中，全同硬球的密堆积被证明是FCC晶格，并且在足够低的维度上，密堆积是有序的（规则晶格，如晶体）。尽管如此，无定形填料仍然吸引了很多兴趣，因为对于多分散胶体和颗粒材料，由于动力学原因，在实验中不能获得结晶状态。在这里，我们回顾了一个理论的无定形包装，更一般的玻璃态，硬球的副本方法的基础上：这个理论给出了预测这些国家的结构和热力学。在2到6维之间，这些预测可以成功地与数值模拟进行比较。我们还将讨论大维数的极限，其中精确解是可能的。我们在这里提出的一些结果已经发表，但其他的是原始的：特别是我们改进了大尺寸极限的讨论，我们得到了新的结果的关联函数和接触力分布在三维。我们还试图在这里澄清的主要假设，超出了我们的理论，特别是我们的静态计算和动态程序用于构建无定形包装之间的关系。
2010-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Jamming point street-lamp in the world of granular media
在零温度下，软球的干扰，J点，已经被广泛研究的数值和理论，现在可以被认为是一个安全的位置，在模型的空间，路灯已经点亮。然而，Ikeda等人2013年的一项最新研究表明，在温度/填充分数参数空间中，胶体实验实际上与这种灯所照亮的标度范围相当遥远。是不是J点对真实系统几乎没有什么可说的？那么颗粒媒体呢？这种非热摩擦系统先验地甚至进一步远离热软球的理想化情况。在过去的十年中，我们系统地研究了在干扰转变附近的水平振动颗粒。我们根据最近的实验结果讨论了上述问题。首先，我们证明了接触网络表现出显着的动力学，具有很强的异质性，这是最大的包装分数φ星，不同的和小于包装分数φ匕首，每个颗粒的平均接触数开始增加。两个交叉点在零机械激励极限中的J点处会聚。其次，对从振动周期的一小部分到数千个周期的时间尺度上的动力学进行仔细分析，使我们能够将这种振动的颗粒系统的行为映射到热软球上，并证明J点路灯的一些光线确实到达了颗粒宇宙。
2013-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
