Geometry-mediated shear softening in dense ordered granular packings
Princeton University（普林斯顿大学）；EPFL（洛桑联邦理工学院）
通过有限元模拟，发现嵌入颗粒的孔隙几何可诱导弹性各向异性和剪切软化，使堆积表观剪切模量降低高达90%，且与接触力各向异性减小相关，为设计软颗粒超材料提供机制。
2026-06-27 cond-mat.soft
Grains unchained: local fluidization of a granular packing by focused ultrasound
我们报告的实验结果提交给高强度聚焦超声的颗粒填料的动力学。声辐射压力示出远程诱导局部重排内桩以及在最初堵塞的系统中的焦点周围的全局运动。我们表明，这种流化过程是间歇性的一系列的声压和滞后时，压力是循环的。这种一阶样的无干扰过渡再现在数值模拟中，其中的声压场是由本地化的外力建模。对模拟填料的进一步分析表明，在间歇状态下，不堵塞与任何明显的先前结构特征无关。提出了一个简单的基于有效温度的两态模型来解释这些发现。
2016-01-13 cond-mat.soft
Packing Fractions and Maximum Angles of Stability of Granular Materials
在二维转鼓实验中，我们发现颗粒堆的堆积率对其稳定性有两个独立的影响。对于一个固定的晶粒形状，稳定性增加的包装分数。然而，在确定不同颗粒形状的相对稳定性时，具有最低平均堆积分数的颗粒倾向于形成最稳定的堆积。我们还表明，只有配置接近表面的桩的数字显着。
2004-12-23 cond-mat.soft
Effects of grain shape on packing and dilatancy of sheared granular materials
暴露于剪切的颗粒材料显示出各种独特的现象：雷诺数，位置顺序和取向顺序的影响可能会在剪切区竞争。我们研究了由宏观扁长形，扁圆形和球形颗粒组成的颗粒填料，并比较了它们的行为。利用X射线层析成像技术确定了圆柱形剖分底部剪切室内颗粒的位置和取向。填充密度和剪切区中的单个颗粒的安排进行了评价。对于不等轴粒子，我们观察到两个相反的效果的竞争。一方面，被剪切的粒子被扩张，但另一方面，粒子相对于流线重新定向和排列。尽管对齐的圆柱体原则上可以实现更高的填充密度，但这种对齐仅部分地补偿了不均匀性的影响。复杂的重排导致在良好取向区域上方的表面凹陷，而邻近部分仍然显示出以堆形式的膨胀效应。对于具有各向同性形状的颗粒，表面保持相当平坦。完美的单分散球结晶在剪切区，从而位置顺序部分过度补偿的双折射效应。然而，已经与理想的单分散球体形状的轻微偏差抑制结晶。
2014-06-05 cond-mat.soft
Impact of friction and grain shape on the morphology of sheared granular media
本研究通过模拟或分析非球形颗粒在剪切下的行为，揭示摩擦、长径比和初始堆积如何共同决定稳态排列、密度以及剪切带内自发堆起或凹陷的形成。
2025-02-19 cond-mat.soft
Deformation Modes of a Packing of Rigid Grains: Rotation, Counter-rotation, dislocation field
本文分析了当接触点上的法向力的精确分布已知时，刚性颗粒堆积的变形过程的性质。强调了晶粒旋转和相邻晶粒反向旋转的重要性。结果表明，所有的变形模式构成一个不完全的向量空间D。这允许确定波动的统计。平行于反铁磁性，然后绘制和挫折的旋转被证明是领先的耗散机制。然而，由于变形模式空间的结构是矢量的，这不允许与玻璃弹簧平行，这确保了响应线性。为了实验证明该方法的有效性和存在的不完整的向量空间的变形，实验的例子进行了研究，从规则的阵列。他们证明了反旋转的机制和变形的矢量空间的存在。该理论被应用于比较不同的实验和模拟结果上的变形的正方形和三角形网格的杆，这只能通过基于存在不同的变形模式的统计方法来完成。非线性行为的模式实验证明，与连续理论的位错。Pacs编号：5.40 ; 45.70 ; 62.20 ; 83.70.Fn
2005-06-15 cond-mat.soft
Force Chain Evolution in a Two-Dimensional Granular Packing Compacted by Vertical Tappings
利用光弹圆盘实验研究了垂直敲击二维颗粒堆积中力链演化的统计特性。在本实验中，将敲击的颗粒填料逐渐压实。在压实过程中，通过测量由组构张量导出的偏量各向异性来量化颗粒构型的各向同性，然后通过测量颗粒间力和力链取向序参量来量化力链结构的演化。随着填充率的增加，颗粒间力增加，并最终饱和到一个渐近值。此外，晶粒的配置和力链结构成为各向同性随机的退火诱导的压实进行。相反，力链的总长度保持不变。从这些参数的相关性，我们发现两个关系：（i）的晶粒结构的各向同性和力链取向的无序之间的正相关性，和（ii）之间的颗粒间力的增加和力链取向的无序性的负相关性。这些关系是普遍举行，无论粒子运动的模式有/没有对流。
2018-03-03 cond-mat.soft
Shear and crystallization in deformable granular packings: why don't auxetics order?
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
采用键合粒子方法模拟三维高压缩颗粒填料的剪切，通过改变泊松比研究流变学、堆积结构和颗粒形态变化。发现常规材料易结晶，负泊松比材料则相反，揭示弹性、几何形状与结晶间的相互作用。
2026-07-07 cond-mat.soft
Packing, alignment and flow of shape-anisotropic grains in a 3D silo experiment
颗粒状材料流过瓶颈，如筒仓开口，往往会堵塞并抑制进一步流动。我们研究了这种现象，在一个三维漏斗的球形和形状各向异性的颗粒通过X射线层析成像。X射线断层图像提供了有关颗粒填料体积的信息，并允许确定筒仓内的颗粒位置和方向。此外，它还可以计算容器不同部分的局部堆积密度。我们发现，在筒仓的流动区的颗粒显示出一个优先取向，从而更高的秩序。与简单剪切流相似，颗粒的平均取向并不平行于流线，而是与流线成一定的夹角，在料斗的大部分区域，颗粒的角分布没有达到稳态剪切流时的分布，因此料斗内颗粒的平均取向角偏离流线的程度比稳态剪切流时更大。在筒仓的流动部分剪切引起的膨胀观察，这是更明显的细长颗粒比近球形颗粒。堵塞状态的特征在于一个圆顶，即。e.阻止流出的颗粒层的几何形状。圆顶的形状取决于颗粒的形状。
2016-09-09 cond-mat.soft
Examination of saturation coverage of short polymers using random sequential adsorption algorithm
我们填补了一个空白，定期或不对称的模式，没有重叠使用时间依赖性包装方法称为随机顺序吸附（RSA）。在无限的时间限制下，覆盖的密度经常达到极限。本研究的重点是饱和包装的正方形和他们的二聚体，三聚体，四聚体，五聚体，和六聚体，所有这些都是在两个随机选择的方向（垂直和水平）。我们的结果与以前的推断为基础的研究1。我们使用“分离轴定理”来检测新添加的多边形和先前放置的多边形是否重叠。当RSA插入变得不成比例地缓慢时，我们得出结论，已经达到饱和。我们还发现，当正方形被拉伸成二聚体和修剪体时，系统填充该区域的能力会下降。对饱和产物的微观结构进行了深入的研究，包括嵌段功能和二聚体和三聚体的结构排列。基于文献2的结果，可以预测吸附在衬底上的层不会阻碍扩散。此外，发现吸附的矩形的纵横比对堵塞极限处的覆盖百分比有影响，纵横比为2（如这里的二聚体）产生最高的堵塞覆盖。因此，目前的结果是对参考文献3中报告的更深入扩展。
2023-01-02 cond-mat.soft
Ionic liquid-electrode interface: classification of ions, saturation of layers, and structure-determined potentials
本研究通过单电极电双层模型对40种离子液体-电极界面进行模拟，将离子界面堆积分为四类，并揭示常见离子难以在电化学稳定窗口内实现单层精确屏蔽，为实验调控界面性质提供结构依据。
2024-05-15 cond-mat.soft
Packing of Compressible Granular Materials
采用三维数值模拟和实验相结合的方法，研究了可压缩球形颗粒在外部围压作用下的随机堆积问题。特别令人感兴趣的是刚性球极限，我们将其描述为一个连续的过渡，其中所施加的应力为（ε-ε_c）^β，其中ε是（固相）体积密度。这种转变与剪切刚度的开始相一致。例如，颗粒之间的相互作用是仅通过法向力（产生随机紧密堆积）还是通过法向力和摩擦力的组合产生横向力（产生随机松散堆积）。在这两种情况下，在过渡附近，系统的响应由局部力链控制。随着压力的增加，我们在（1）参与数，（2）平均力分布和（3）可视化技术方面描述了系统的演变。
2000-02-07 cond-mat.soft
Elasticity of granular packings close to Jamming. Elasticité des empilements granulaires proche de la transition de blocage
我们实验研究的机械响应剪切的2D包装的谷物整个堵塞过渡。首先，我们开发了一个专用的实验装置，连同跟踪和光弹性技术，以准备在一个受控的方式包装和量化的应力和应变张量在晶粒尺度。其次，我们安装一个充气探头（一个2D“气球”），它剪切圆柱对称的包装。我们探测实验应力和应变的应变振幅低至$10^{-3}$和一系列的包装分数内$2\%$变化周围的干扰过渡。我们不仅观察到剪应变引起剪应力，而且还观察到正应力。此外，我们表明，剪切应力和正应力的行为与剪切应变的非线性。最后，我们通过标度分析表明，本构律控制的干扰过渡。
2015-08-11 cond-mat.soft
Structure of plastically compacting granular packings
通过二维和三维实验研究了韧性颗粒压实系统中的发展结构。在这两个维度上，径向分布函数的峰值减少，加宽，并与在硬盘和球体系统中观察到的那些相比，移动。几何三-颗粒配置的径向分布函数中的第二个峰值，但有趣的差异之间的初始和最终阶段的二维压实。的平均配位数作为填充分数的函数的演变进行了比较与其他文献的实验和数值计算结果。我们的结论是压实历史是重要的压实颗粒系统的结构的演变。
2005-10-13 cond-mat.soft
Shear profile in a dense packing of large grains
本文利用干涉图像局部时间相关函数，以亚颗粒分辨率测量旋转环形槽内毫米级折射颗粒密堆积床的近壁剪切剖面，发现剪切增强时系统响应转变及力链各向异性。
2024-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulation of grains in a vibrated U-tube without interstitial fluid
本文用分子动力学计算研究了二维U形管在垂直振动下一侧颗粒堆积的发展过程。研究了管道支管质心高度差的变化规律，发现管道支管在振动一段时间后，其质心高度差达到一个饱和值。我们得到，如果模拟开始时手臂水平或初始高度差较大，则该饱和值相同。探讨了管宽、颗粒密度、颗粒与管壁间的恢复系数对饱和度的影响。我们得到的饱和值达到最大值的管的宽度的值，并表明，运输的颗粒之间的武器是有利于低颗粒密度和高的颗粒壁恢复系数。
2012-06-28 cond-mat.soft
Dynamics of a grain-scale intruder in a two-dimensional granular medium with and without basal friction
我们报告了一系列的实验中，一个颗粒大小的入侵者被推通过一个2D的颗粒状材料组成的光弹性盘在库埃特几何弹簧。我们研究了入侵者的动力学作为两种类型的支持基板的包装分数的函数：摩擦玻璃板和一层水的基础摩擦力可以忽略不计。我们观察到两个动态的制度：间歇流，入侵者自由移动的大部分时间，但偶尔会卡住，粘滑动力学，入侵者通过一系列不同的，快速的事件。当基底摩擦存在时，我们观察到两个制度之间的平滑交叉作为填充分数的函数，并且我们发现，降低颗粒间摩擦系数会导致粘滑制度向更高的填充分数转移。当基础摩擦被消除，我们观察到间歇性流动在所有可访问的包装分数。对于所有的情况下，我们提出的统计结果的坚持事件，入侵者的速度，并施加在入侵者的颗粒的力量。我们的研究结果表明，在高包装分数的基础摩擦的定性的重要性，并建议入侵者之间的动态静态材料和堵塞动态颗粒流的连接。
2019-10-08 cond-mat.soft
Force Dynamics in Weakly Vibrated Granular Packings
作用在刚性垂直振动的颗粒填充柱底部的振动力F_b^ac揭示了丰富的颗粒动力学，即使振动的峰值加速度明显小于地球表面的重力加速度。对于松散堆积或高频，F_b^ac的动力学行为主要由颗粒运动控制.对于中等驱动条件下，在更紧凑的样品，晶粒运动几乎是不存在的，但F_b^ac仍然表现出强烈的非线性和滞后行为，证明了一个由非平凡的力网络动力学主导的颗粒制度。
2005-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experiments demonstrate that the null space of the rigidity matrix determines grain motion during vibration-induced compaction
使用以前开发的实验方法，以减少摩擦的机械稳定的磁盘包装，我们发现，摩擦包装形成树形结构的几何家庭，躺在配置空间中的降维流形。树的每个分支开始于配置空间中具有均衡数量的接触的点，并且随着接触数量的减少而扩展到顺序更高维的流形。我们发现，重力沉积磁盘产生一个最初的协调包装稳定摩擦的高维流形。使用短的振动突发，以减少摩擦，我们紧凑的系统，通过许多稳定的配置，接触数增加，维数减少，直到系统达到均衡的无摩擦状态。我们发现，这种进展可以理解为系统通过零空间的刚性矩阵定义的粒子间的接触网络在引力的方向上移动。我们认为，这种形式主义也可以用来解释其他强迫条件下的摩擦填料的演变。
2015-05-27 cond-mat.soft
Granular flow through an aperture: influence of the packing fraction
在过去的50年里，颗粒材料通过孔的流动在重力驱动的垂直系统（例如筒仓和料斗）中得到了深入的研究。然而，在许多工业应用中，谷物以恒定速度水平运输，躺在传送带上或漂浮在流动液体的表面上。与由压力控制的流体流动不同，颗粒流对局部压力不敏感，而是对出口处颗粒的局部速度敏感。我们还可以预期流速取决于颗粒的局部密度。实际上，垂直系统通过重力以密集配置填充，但相比之下，在水平系统中，密度可以采取大范围的值，可能非常小，这可能显著改变流速。在本文中，我们研究，对于不同的初始包装分数，通过一个孔的单分散颗粒的水平输送带驱动恒速排放。我们报告如何，在放电过程中，填充分数被修改的出口的存在下，我们分析如何在填充分数的变化引起的流速的变化。我们观察到，填充分数的变化不影响在出口处的颗粒的速度，因此，我们建立，流速的变化是直接相关的填充分数的变化。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A soft departure from jamming: the compaction of deformable granular matter under high pressures
本研究使用键合颗粒模型模拟高压下三维颗粒物质的压实过程，揭示了随压力增加时堆积分数、配位数偏离阻塞幂律标度及泊松比的非单调变化规律。
2023-10-18 cond-mat.soft
Defects in Crystalline Packings of Twisted Filament Bundles: II. Dislocations and Grain Boundaries
丝状分子的扭曲和绳状组装体是生物体细胞和组织中常见的重要结构元件。我们研究了在这些材料中发生的内在挫折之间的二维组织的长丝在截面和平面外的丝束间捻。利用柱状材料的非线性连续弹性理论，我们研究了扭转诱导应力与束的晶格堆积中存在的刃位错的有利耦合，这导致了这些材料在中间扭转时基态有序的重构。位错的稳定性随着扭转度和横向束尺寸的增大而增大。我们发现，在基态的大束，多个位错堆积成线性阵列，径向晶界，其数量和长度的增长与束扭曲，产生了丰富的类“多晶”包装。
2011-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crack formation and self-closing in shrinkable, granular packings
许多粘土、土壤、生物组织、食物和涂层都是可收缩的颗粒状材料：它们由干燥时收缩的包装的水合颗粒组成。在许多情况下，这些填料在干燥过程中破裂，严重阻碍了应用。然而，虽然开裂已被广泛研究散装凝胶和包装的非收缩颗粒，很少有人知道如何包装收缩颗粒裂纹。在这里，我们阐明了如何在干燥过程中改变粮食收缩开裂。使用模型收缩水凝胶珠的实验，我们表明，差异收缩可以显着改变干燥过程中的裂纹演变-在某些情况下，甚至导致裂纹自发地“自我关闭”。在其他情况下，包装收缩而不破裂或不可逆地破裂。我们开发了颗粒和连续模型来量化颗粒收缩，孔隙力学，包装尺寸，干燥速率，毛细作用和基材摩擦开裂之间的相互作用。在理论的指导下，我们还发现，开裂可以完全改变通过改变干燥的空间分布。我们的工作阐明了丰富的物理基础开裂收缩，颗粒填料，并产生新的战略控制裂纹的演变。
2019-05-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Scaling Law for Cracking in Shrinkable Granular Packings
水化颗粒填料在干燥时常常破裂成离散的颗粒簇。尽管它无处不在，但准确预测开裂仍然是难以捉摸的。在这里，我们阐明了以前被忽视的作用，个别晶粒收缩-一个共同的许多材料的功能-在确定裂纹图案使用实验和模拟。通过扩展经典的Griffith裂纹理论，我们得到了一个缩放定律，量化集群大小取决于晶粒收缩，刚度和大小之间的相互作用-适用于各种各样的收缩，颗粒包装。
2019-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of interstitial gas in determining the impact response of granular beds
我们研究的影响，一个固体球到一个细粒度的颗粒床。使用高速X射线照相术，我们跟踪球的运动和床填充分数的局部变化。改变初始填充密度以及环境气体压力，我们发现一个完全逆转的影响，间隙气体的床的冲击响应：气体和颗粒之间的动态耦合允许更容易渗透在最初松散的床，但阻碍渗透在更密集的填充床。局部堆积密度的高速成像表明，这些看似不协调的影响有一个共同的起源，在阻力床填充由间隙空气引起的变化。
2010-12-10 cond-mat.soft
Influence of grain bidispersity on dense granular flow in a two dimensional hopper
采用离散元方法研究了二维漏斗中含有大小颗粒的双分散稠密颗粒流。在出口上方观察到半圆形动力拱，验证了Beverloo定律描述流量与出口尺寸之间的关系。当小颗粒的单分散流中加入少量的大颗粒时，双分散流可以达到最大流量。接触力、颗粒堆积率和颗粒速度的分布表明，料斗内的流动特性与与力拱几乎重合的关键区域的局部流动特性密切相关，单分散流的有序排列和双分散流的无序排列在从质量流到漏斗流的流型转变中起主导作用。相变的提前发生可以有效地提高颗粒速度，从而提高流速。
2021-06-17 cond-mat.soft
The Geometrical Structure of Disordered Sphere Packings
本文用X射线计算机断层成像研究了体积分数为0.58 ~ 0.64的单尺寸球形大填料的三维结构。我们寻找签名的组织，我们分类的地方安排，我们探索的影响，当地的几何约束的全球包装。这项研究是迄今为止在颗粒尺度上对无序堆积进行的最大和最准确的经验分析，绘制了超过140，000个球坐标。我们讨论了拓扑和几何的方式来表征和分类这些系统，并讨论了影响，当地的几何形状可以对这些无定形结构的形成机制。
2005-02-01 cond-mat.soft
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
Nonlinear elastic stress response in granular packings
我们研究了一个二维材料的非线性弹性响应的局部边界力，特别是了解各向同性颗粒材料和那些与六方各向异性之间观察到的差异的目标。修正经典Boussinesq结果的应力在一个无限的半空间的线性，各向同性材料的开发在幂级数的反距离的应用点的力。连续介质理论的顺序的晶粒尺寸的尺度上的故障建模与表征诱导多极附近的外力的应用点的强度的唯象参数。我们发现，耿等关于光弹性颗粒的各向同性和六角堆积的数据可以在这个框架内拟合。拟合的六角形填料需要选择的弹性系数与六角形各向异性强于一个简单的球和弹簧模型。对于各向同性和六边形的情况下，诱导偶极子和四极项产生传播的应力远离垂直方向在短距离内。产生六方各向异性的非线性显著增强了这种传播的规模。
2007-12-18 cond-mat.soft
Dynamics of Random Packings in Granular Flow
我们提出了一个多尺度模拟算法的非晶材料，我们说明和验证的一个典型的情况下，致密颗粒流。我们的算法是基于最近提出的斑点模型，在一个密集的随机包装的颗粒进行链式集体位移响应扩散的“斑点”的影响，携带轻微过量的间隙自由体积。我们重建的微观动力学粒子的“粗粒”动态斑点通过引入一个本地化的粒子松弛步骤后，每个点引起的块位移，只是为了执行包装约束（相当任意）软核排斥。为了测试该模型，我们研究在多大程度上它可以描述动态的135，000摩擦，粘弹性球颗粒排水模拟离散元法（DEM）。我们发现，只有五个拟合参数（半径，体积，扩散率，漂移速度，和注射率的斑点），斑点模拟能够在很大程度上再现不仅是平均流量和扩散，但也有一些微妙的统计的流动包装，如空间速度相关性和多体结构的相关性。现场模拟运行速度超过100倍，比DEM和演示的可能性，多尺度建模的非晶材料，只要一个合适的模型可以设计为粗粒度的现场动态。
2006-02-16 cond-mat.soft
Proximity to Jamming Governs Acoustic Attenuation in Damped Packings
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学物理学院范德瓦尔斯-泽曼研究所）；Naval Postgraduate School（美国海军研究生院）；Process and Energy Laboratory, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学能源与工艺实验室）
研究人员提出堵塞网络散射（JNS）框架，通过数值模拟揭示流体饱和颗粒介质中声学衰减的线性频率依赖性源于颗粒堆积的临界频率转变，相关特征与实验数据吻合。
2026-08-31 cond-mat.soft
The hierarchical properties of contact networks in granular packings
研究了密度为0.58 - 0.64的无序堆积单尺寸球体的大样品的颗粒间接触网络（接触网络）的拓扑结构。这种结构的层次组织研究的拓扑地图，从一个给定的球开始，并通过接触网络在同心壳向外移动。我们发现，无序球堆积的拓扑密度大于等价的格点球堆积的拓扑密度。
2005-04-14 cond-mat.soft
Multiscale Analysis of the Stress State in a Granular Slope in Transition to Failure
通过接触动力学模拟，我们分析了应力状态的颗粒床慢慢倾斜到它的休止角。越来越多的晶粒超载的意义上说，他们被发现携带的应力比高于库仑屈服阈值的整个包装。利用这一特性，我们引入了一个粗粒化的长度尺度，在该尺度下，所有的应力比都低于包装屈服阈值。我们发现，这个长度增加的倾斜角和跳跃的长度可比的颗粒床的深度在一个角度低于休止角。这种转变与填充物中的扩张的开始一致。我们将这种过渡映射成超载颗粒的渗滤过渡，并且我们认为，在过渡角以上的长程相关性的存在下，颗粒斜率是亚稳的。
2004-09-23 cond-mat.soft
Granular packings with moving side walls
本文用离散元、分子动力学模拟研究了受限颗粒填料的侧壁运动效应。的动态演化的应力作为一个函数的壁运动在重力的方向，以及相反的。对于所有的壁速度探索，在壁运动后的系统的最终状态的应力是从根本上不同的原始状态通过倒入容器中的颗粒，让他们解决重力的影响下。原始填料在容器顶部具有类似流体静力的区域，该区域跨越到与深度无关的应力。当壁面沿与重力方向相反的方向移动时，饱和应力首先达到一个与壁面速度无关的最小值，然后增加到一个与壁面速度有关的稳态值。在壁面运动停止且填料达到平衡后，对于高的壁面速度，应力分布符合经典的Janssen形式，而对于低的壁面速度，应力分布有一些偏差。壁面的移动大大增加了库仑准则下颗粒-壁面力和颗粒-颗粒力的数量。改变壁面速度对最终填料的颗粒结构只有很小的影响，只要壁面移动的距离相似。
2003-09-19 cond-mat.soft
Equivalence between random close packing in granular matter and freezing in the hard sphere model
在20世纪60年代，G.D.斯科特和J.D.伯纳尔人们曾多次尝试去理解这种填料。我们给出了一个简短的论点，最近的实验和模拟的基础上，这解释了包装在纯粹的几何术语。
2021-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elegance of disordered granular packings: a validation of Edwards' hypothesis
我们已经找到了一种方法来分析爱德华兹的静态颗粒填料的状态密度在圆形，刚性，无摩擦颗粒的特殊情况下，假设恒定的配位数。它获得了最熵密度的单颗粒状态，它预测了几个可观的，包括接触力的分布。我们将这些结果与颗粒填料动态模拟中获得的经验数据进行比较。该协议是相当不错的，帮助验证使用统计力学方法在颗粒物理。理论和物理学之间的差异主要与配位数有关，当经验数据按配位数排序时，我们得到了一些见解，这些见解表明了态密度的潜在优雅。
2005-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of confinement on dense packings of rigid frictionless spheres and polyhedra
我们数值研究的固体分数和结构上的三维随机紧密堆积（RCP）颗粒材料受重力约束的约束的影响。颗粒形状（球形或多面体），材料的多分散性和限制壁摩擦的影响，这种依赖性进行了研究。与一个简单的几何模型一致，固相分数被发现线性减少，无论晶粒形状的约束增加。此外，这种下降仍然有效的双分散球填料，虽然梯度似乎显着降低时，小颗粒的比例达到40%的体积。配位数上的约束效应也被捕获的上述模型的扩展。
2012-12-10 cond-mat.other cond-mat.soft
Confined packings of frictionless spheres and polyhedra
通过数值模拟，研究了重力作用下约束对三维随机密排（RCP）颗粒材料的影响。颗粒形状（球形或多面体）和多分散性对这种依赖性的影响进行了研究。与一个简单的几何模型一致，固相分数被发现线性减少，无论晶粒形状的约束增加。这种下降仍然有效的双分散球填料，虽然梯度似乎显着降低时，小颗粒的比例达到40%的体积。上述模型被扩展到捕获的约束上的配位数的效果。
2013-07-22 cond-mat.other cond-mat.soft
Compaction of cereal grain
我们报告简单的振荡实验，以衡量压实的一列弗斯燕麦颗粒。这种颗粒是具有双峰多分散性的细长各向异性颗粒。在这些实验中，颗粒的配置开始从一个最初的无序，低包装分数的状态，并在垂直振动下发展到一个密集的状态，在约束管的表面的向列相结构的证据。这伴随着颗粒的堆积分数的增加。
2013-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hyperstaticity and loops in frictional granular packings
用代数方法和数值模拟方法分析了理想刚性圆盘颗粒堆积的超静定性质。颗粒的基本环成为解决超静定性的基本元素。由奇数个颗粒组成的环与由偶数个颗粒组成的环的行为不同。对于奇数圈，潜在应力是外部的，其特征在于每个圈周围的摩擦力之和。对于偶数环，潜在应力是内部的，其特征在于每个环周围的摩擦力的交替总和。这两种类型的回路和的统计被发现是吉布斯的“温度”是线性的摩擦系数μ时，μ <1。
2009-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Undulatory forcing of an intruder through granular media: effects of frequency and packing fraction
Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯州立大学机械工程学院）
通过离散数值模拟，研究侵入体在颗粒介质中受方向振荡力作用下的运动，发现填充分数和频率显著影响运动模式，存在最优频率最小化通过时间，并基于系统弹性提出模型。
2026-06-01 cond-mat.soft
Surface depression with double-angle geometry during the discharge of close-packed grains from a silo
当标准包装条件下的粗颗粒从筒仓中排出时，在表面上形成具有单一斜坡的圆锥形凹陷。我们观察到，体积分数的增加产生了一个更复杂的抑郁症，其特征在于由两个角度的放电：一个较低的角度接近一个标准的包装和一个相当大的上角测量。斜率的变化出现在周边处的密集堆积的停滞区域与在孔上方形成的中心流动通道之间的边界处。由于后一区域中的材料总是流化的，所以流速不受床的初始填充的影响。另一方面，当使用相同尺寸和密度的光滑颗粒时，两个角度之间的对比度明显较小，这表明高体积分数和摩擦必须结合以产生观察到的几何形状。我们的研究结果表明，表面轮廓有助于通过简单的目视检查确定的颗粒床的填充条件，这可以是有用的，以防止不必要的崩溃在筒仓排放工业。
2017-03-29 cond-mat.soft physics.class-ph
Examination of saturation coverage of polygons using random sequential adsorption algorithm
本研究利用随机序列吸附（RSA）算法结合分离轴定理，估算8种定向二维正多边形的饱和堆积密度，结果与以往基于外推法的研究一致，并明确了饱和状态的判定标准。
2023-05-01 cond-mat.soft math.MG nlin.AO
Response of a Hexagonal Granular Packing under a Localized External Force
我们研究了刚性，无摩擦球形颗粒的二维六角形包装的响应，由于一个垂直向下的点力在一个单一的粮食在顶层。我们使用统计方法，其中接触力的每种配置的可能性相等。我们证明了这个问题等价于一个相关的$q$模型。我们发现，该响应显示两个峰值正好位于从力的施加点发出的向下晶格方向上。随着深度的增加，峰值的幅度减小，并且形成中心峰值。在这一堆的底部，只有中间的山峰还在。不同系统尺寸的响应具有自相似性。
2005-04-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Wang-Landau algorithm for entropic sampling of arch-based microstates in the volume ensemble of static granular packings
我们实现了Wang-Landau算法以等概率采样模型粒度系统的静态配置。所用的“非相互作用刚性拱模型”是基于静态配置的描述，通过分裂成稳定的拱集的颗粒的组件。这种技术使我们能够建立熵作为大型系统的包装体积的函数。我们特别注意到，必须考虑的细节时，定义的微观状态，并提出了正确的采样在这些不寻常的模型的移动。我们比较我们的结果与以前的精确计算的模型在中等系统的大小。该技术为计算更复杂的颗粒模型的熵提供了新的机会。
2015-10-05 cond-mat.soft
Softening of Granular Packings with Dynamic Forcing
我们进行了数值模拟的二维双分散颗粒填料进行静态围压和正弦动态施加的一个边缘上的包装壁的压力。我们测量的响应所经历的壁的填料的相对边缘，并获得的填料的谐振频率作为静态或动态压力的变化。在增加的静压下，谐振频率增加，表明通过填料传播的弹性波的速度增加。相反，当静态压力固定时，动态振幅增加，谐振频率降低，表明波速降低。这发生在压缩和剪切动力强迫，并与实验结果一致。我们发现，在共振频率的平均接触数$Z_c$随动态振幅的增加而减少，这表明填料的弹性软化与减少的颗粒-颗粒接触的数量有关，通过该颗粒-颗粒接触，弹性波可以传播。我们的形象的激励中创建的包装，并表明，有本地化的干扰或软点，变得更加普遍的动态振幅增加。我们的研究结果与玻璃珠填料和地球材料，如砂岩和花岗岩的实验是一致的，并可能是有关的弹性波速度，已观察到发生在附近的断层带强震后，在地表沉积物在强烈的地面运动，并在地震激发的结构。
2014-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Penetration depth scaling for impact into wet granular packings
我们目前的实验测量的渗透深度的影响球到润湿颗粒介质。我们观察到，在液体饱和的情况下的渗透深度的比例与弹丸密度，尺寸和下降的高度在一种方式与干燥的情况下观察到的缩放一致，但渗透深度到饱和填料往往较小。这一结果表明，对于所观察到的冲击能量的范围，阻止力是由床内的颗粒之间的静态接触力设定的，并且液体的存在主要用于增强这些接触力。阻止力的增强对液体分数具有复杂的依赖性，伴随着液滴高度依赖性的变化，这必须是伴随间隙中液相构象变化的结果。
2015-01-25 cond-mat.soft
Preserving elastic anisotropy with tessellations of granular packings
Yale University（耶鲁大学）；University of Michigan（密歇根大学）；The City College of The City University of New York（纽约市立学院）
本文研究通过设计多连通颗粒voxel结构，实现高各向异性弹性能，展示在不同压力下颗粒堆积的各向异性变化及调控方法。
2026-04-13 cond-mat.soft
Stress Propagation in Two Dimensional Frictional Granular Matter
的应力分布和晶粒的重新取向，在一个点的力施加到一个预加载的二维颗粒系统，计算的背景下的连续理论，结合纹理的包装。当高摩擦力阻止颗粒间接触处的滑动时，各向异性填料沿着两个峰传播应力，这两个峰合并成一个单峰，因为填料被无序化成较低的各向异性结构;这个单峰可能比各向同性情况下更宽或更窄，这取决于填料的制备。在较低的摩擦，有效的处理滑动接触产生尖锐的峰值，并最终奇异的极限，应力沿直线传播。最近的实验，以及双曲线模型的方面，根据这些结果进行了讨论。
2002-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Roles of packing fraction, microscopic friction and projectile spin in cratering by impact
本文通过DEM计算研究了弹丸撞击颗粒介质的成坑力学，发现弹丸下方致密区导致反弹，固体摩擦影响坑形态，初始自旋增加穿透长度，堆积分数差异引发标度定律多样性，并提出统一现有相关性的标度。
2023-11-25 cond-mat.soft physics.geo-ph
Permeability of mixed soft and hard granular material: hydrogels as drainage modifiers
我们测量水通过玻璃球和软膨胀水凝胶颗粒的混合包装，在恒定的样品体积的流量。对于不同的玻璃珠直径$D$和可变的凝胶颗粒直径$d$，在恒定的样品体积和小于随机紧密堆积的孔隙率下获得渗透率值，如由水的盐度控制的。凝胶含量也不同。我们发现，在$n(D/d)^b$中，渗透性呈指数衰减，其中$n=N_{gel}/N_{glass}$是凝胶与玻璃珠的数量比，$b$约为3。因此，流动特性由凝胶珠的体积分数决定。一个简单的模型的基础上的孔隙度重叠的领域是用来解释这些意见。
2011-03-22 cond-mat.soft
Acoustic Waves in Granular Packings at Low Confinement Pressure
颗粒堆积的弹性性质表现为非线性行为，这是由颗粒的离散结构和非线性粒间力规律决定的。声波表现出从恒定的、依赖于压力的声速到具有振幅确定的传播速度的冲击波状行为的转变。这在低静态约束压力下变得越来越明显，因为瞬态状态转移到较低静态压力的较低波幅。在微重力条件下，约束压力可能比地面实验低几个数量级。此外，流体静压梯度的缺乏允许更均匀和各向同性的压力分布。我们提出了一种新的装置，在这样低的包装压力的声波透射测量。压力控制回路由微控制器实现，该微控制器监测静态力传感器读数并利用直线电动机调节可移动壁的位置，直到达到期望的压力。声波的测量是可能的，使用嵌入在颗粒填料以及压电的加速度计。对于激励，我们使用音圈驱动墙，具有各种各样的信号形状，频率和振幅。这使得实验在线性和强非线性制度。
2020-02-07 cond-mat.soft
Viscoelastic material properties determine contact mechanics of hydrogel spheres
本研究通过水凝胶颗粒实验，分离并探究了颗粒材料属性在滑动接触力中的作用，发现剪切模量随时间衰减的粘弹性模型结合库仑摩擦模型可准确捕捉实验结果，揭示了材料演化对颗粒集体行为的影响。
2024-03-24 cond-mat.soft
Granular packing simulation protocols: tap, press and relax
本研究采用离散元建模模拟，在三维周期性边界下比较了体积控制与多种应力控制的颗粒堆积协议，揭示了体积分数对压力、动能及协议参数的依赖性，并展示了低压堆积的异常行为。
2023-10-24 cond-mat.soft
