Internal Avalanches in a Granular Medium
颗粒位移的雪崩可以通过在仓中静止的颗粒材料的内部内产生局部空隙来产生。通过一组单分散圆盘模拟这样一个二维颗粒系统，重复扰动的系统，显示了自组织临界性的所有特征。在雪崩的传播过程中，颗粒之间的竞争产生拱，并在临界状态下获得不同大小的拱的分布。使用一个元胞自动机模型，我们证明了拱的存在决定了模型系统的普遍行为。
1998-08-04 cond-mat.soft
Penetrating a granular medium by successive impacts
本文研究了垂直圆柱体在连续撞击作用下对干燥颗粒介质的侵彻动力学问题。自由表面$z_N$下方的冲击器深度首先随冲击数$N$线性变化，然后遵循幂律变化$z_N \propto N^{1/3}$。在给定的撞击次数后，观察到圆柱体所达到的深度随着撞击能量的增加而增加，但随着其直径和颗粒介质的密度而减小。我们开发了一个模型，占准静态和惯性颗粒力施加在圆柱体合理化我们的意见。这种方法揭示了大的和小的影响数的两个入侵制度的存在，允许所有数据被重新调整的主曲线。然后，我们将研究扩展到侧壁对冲击器动力学的影响。我们发现，横向限制的影响数$z_N (N)$上的冲击器深度的依赖性的变化。考虑到颗粒阻力随横向约束的增加，这种影响被占。
2022-11-10 cond-mat.soft
Studies of local jamming via penetration of a granular medium
我们提出了一系列的测量检查所需的穿透力，推动平板垂直通过一个致密的颗粒介质，特别是专注于含有介质的容器的底部边界的影响。我们的数据表明，在底部附近的穿透力的强烈影响的表面性质的底部边界，甚至许多晶粒直径以上的底部。此外，这些数据表明了穿透板通过介质与容器底部相互作用的固有长度尺度。该长度尺度对应于穿透板引起的局部堵塞的程度，其对板半径和底部边界附近的环境颗粒应力都具有平方根依赖性，但它与穿透速度和颗粒直径无关。
2004-04-26 cond-mat.soft
Reorganization of a granular medium around a localized transformation
反应性颗粒介质中的物理和化学转化过程涉及结构的重组。在本文中，我们实验研究了一个二维（2D）颗粒堆积经历局域化变换的重排。我们跟踪的位置和演变的所有磁盘构成的颗粒包装时，无论是一个大的入侵者缩小的大小或被拉出的颗粒结构。在这两种情况下，长时间的位移类似于二维准静态筒仓流，而短时间的动态在空间和时间上都是不均匀的。我们观察到一个雪崩状的行为与幂律分布的事件在时间上不相关。此外，局部固相分数的瞬时演化呈现自相似分布。固体分数变化的平均值和标准偏差可以重新缩放，表明重排的单一机制。
2016-06-24 cond-mat.soft
Why Effective Medium Theory Fails in Granular Materials
从实验上可知，弹性球颗粒组合体的体积模量K和剪切模量μ随压力p的增加比基于赫兹-明德林接触力的有效介质理论（EMT）预测的p^1/3定律更快。为了理解这些差异的起源，我们进行了压缩下的颗粒状聚集体的数值模拟。我们表明，EMT可以描述的模量压力依赖性，如果一个包括越来越多的颗粒与颗粒接触p。最重要的是，仿射假设（EMT的基础），被发现是有效的K（p），但故障严重μ（p）。这就解释了为什么μ（p）的实验值和数值都比EMT预测的小得多。
1999-11-08 cond-mat.soft
Self-Organization in a Granular Medium by Internal Avalanches
内部雪崩的颗粒位移可以产生内的颗粒材料保持在一个仓内的两种方式：（i）通过删除随机选择的颗粒在底部的仓（ii）通过打破一个稳定的拱颗粒堵塞一个洞在底部的仓。这种雪崩的重复发生会使系统达到稳定状态。问题是，这种状态是一种像自组织临界性那样的临界状态吗？我们在这里回顾了一些最近的研究，这个问题使用元胞自动机以及硬盘模型。
2000-09-12 cond-mat.soft
Particle kinematics in a dilute, 3-dimensional, vibration-fluidized granular medium
本文报道了强振动流化的三维非弹性球系统中颗粒运动学的实验研究。通过高速视频成像跟踪介质内部的颗粒运动，产生速度分布的空间分辨测量。分布比高斯分布更宽，并且随着体积分数的增加而连续加宽。与均匀驱动系统的预测相比，这种边界驱动系统与高斯分布的偏差在符号上不同，在幅度上更大。我们还发现，随着体积分数的增加而增长的速度分量之间的相关性。
2009-12-09 cond-mat.soft
Erosion dynamics of a wet granular medium
液体可赋予粒状介质强的内聚性质，并赋予类似固体的行为。本文研究了半满转鼓内干颗粒流对湿颗粒物质固定圆形聚集体的冲蚀问题。在旋转过程中，干燥的谷物围绕固定的障碍物流动。我们表明，其直径随时间线性降低低液体含量，湿颗粒被拉出的聚集。这种腐蚀现象受液体性质的控制。腐蚀速率与表面张力呈指数关系减小，而与粘度的-1次方有关。我们提出了一个模型的基础上产生的力的波动内流，解释两个依赖关系：毛细管力作为一个阈值和粘度控制的侵蚀时间尺度。我们还提供了实验，使用不同的流动颗粒证实我们的模型。
2014-12-08 cond-mat.soft
NMR Experiments on a Three-Dimensional Vibrofluidized Granular Medium
利用脉冲场梯度核磁共振（PFG）技术结合一维磁共振成像（MRI）技术，研究了垂直容器振动流化的三维颗粒体系。该系统由芥菜种子组成，以50 Hz的频率垂直振动，并且层数N_ell <= 4足够低，以实现几乎与时间无关的颗粒流体。利用核磁共振技术，直接测量了颗粒密度和颗粒温度的垂直分布，以及颗粒垂直和水平速度的分布。除了样品底部附近的垂直速度分布高度偏斜和非高斯外，速度分布显示出与麦克斯韦-玻尔兹曼统计的适度偏差。采用三个N_ell值和两个无量纲加速度γ = 15，18的数据拟合流体动力学理论，成功地模拟了自由上表面附近的密度和温度分布，包括温度反演。
2003-05-12 cond-mat.soft
Dynamics of oblique impact in a photoelastic granular medium
当固体射弹撞击颗粒状目标时，它会受到拖曳力，并随着动量转移到颗粒上而突然停止。一个经验的阻力定律成功地描述了由弹丸所经历的力，相应的晶粒尺度机制已被破译正常的影响。然而，很少有研究非正常影响的工作。因此，我们扩展研究，探讨斜的影响，其中一个显着的水平分量的阻力。在我们的实验中，一个弹丸的影响准二维床的双分散光弹性颗粒。我们使用高速成像来测量高分辨率的位置数据的弹丸轨迹，同时可视化颗粒介质中的颗粒尺度的力的传播。当冲击角度变得重要时，应力响应的空间结构揭示了水平方向上相对较弱的力链传播。在此基础上，我们描述了惯性阻力随撞击角的减小。
2019-04-24 cond-mat.soft
Dynamic synchrotron X-ray imaging study of effective temperature in a vibrated granular medium
利用动态同步X射线成像技术研究了振动颗粒介质中有效温度$T_{eff}$。通过跟踪系统内部示踪剂的定向运动和涨落动力学，利用爱因斯坦关系得到了系统的$T_{eff}$。我们发现，随着振动强度$Γ$的增加，系统解除堵塞，结构弛豫时间$τ$大幅增加，这可以通过使用$T_{eff}$的阿克里尼乌斯定律来拟合。Arrhenius拟合得到的结构弛豫特征能量标度为$E = 0.21 \pm 0.02$ $pd^3$，其中$p$为压力，$d$为背景粒径，这与硬球模拟结果一致，硬球模拟的结构弛豫是通过自由体积对压力的打开而发生的.
2014-03-21 cond-mat.soft
Bending transition in the penetration of a flexible intruder in a 2D dense granular medium
研究了柔性梁在水平平板上二维稠密颗粒介质中的准静态侵彻问题。而不是一个类似屈曲的行为，我们观察到一个政权之间的过渡裂纹状的渗透，其中的纤维只显示出一个稳定的直线几何形状周围的小波动和弯曲政权，其中的纤维完全弯曲，并通过一系列的加载/卸载步骤的进展。我们表明，纤维的形状重构是由一个单一的无量纲参数：L/Lc，柔性梁L的长度比Lc，一个弯曲的弹性颗粒的长度尺度，取决于纤维的刚性和偏离堵塞包装分数的颗粒介质。此外，我们表明，在渗透实验过程中的弯曲过渡的动力学是渐进的，并伴随着在纤维附近的颗粒填充分数的对称性破缺。随着纤维的逐渐弯曲，空腔在纤维的下游生长，并且纤维上游的颗粒的积聚导致堵塞的颗粒簇的发展。我们讨论了我们的实验结果在一个简单的模型的框架内弯曲诱导压实，我们表明，弯曲过渡的速率只取决于控制参数L/Lc。
2017-08-07 cond-mat.soft
Preferential Root Tropism Induced by Structural Inhomogeneities in 2D Wet Granular Media
我们调查的某些方面的物理机制的根生长在颗粒状介质中，以及这些根如何适应水分布的变化引起的固体入侵的形式存在的结构不均匀性。物理侵入物，例如添加到2D颗粒介质中的方棒，通过保持强大的毛细作用来改变水分布，将水从单元底部的更饱和区域泵向单元顶部附近的较不饱和区域，而介质的其余部分通过蒸发缓慢地缺乏水。这种水分的重新分配引起了根系的“偏向性”，引导根系向土壤中更饱和的区域更深地生长。这进一步允许更有效地获得介质的较深部分中的可用水，从而导致植物寿命增加
2019-01-29 cond-mat.soft
Lattice Model of Sweeping Interface for Drying Process in Water-Granule Mixture
基于侵入渗流模型，建立了一个用于描述水-颗粒混合物干燥过程中扫掠界面形成图形过程的扫掠界面动力学格子模型。该模型显示出产生类似于实验中发现的那些的谷胱甘肽模式[Yamazaki和Mizuguchi，J. Phys. Soc. Jpn. \textbf{69}（2000）2387]。当改变初始颗粒密度时，所得到的图案经历逾渗转变，但估计的临界指数不同于常规逾渗。在由横扫动力学产生的模式中，团簇的无环结构似乎影响了过渡的性质。
2006-06-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flux through a hole from a shaken granular medium
我们已经测量了一个装有谷物的容器底部的一个孔中的谷物流量。我们发现振动的峰值速度vmax控制通量，即，对于给定的Vmax值，通量几乎与频率和加速度幅度无关。通量随着峰值速度的增加而减小，然后对于Vmax的最大值变得几乎恒定。在低峰值速度的数据可以定量地描述一个简单的模型，但在较大的峰值速度几乎恒定的通量交叉建议的制度，在容器底部附近的颗粒密度是独立的能量输入到系统。
2006-08-04 cond-mat.soft
Application of Mössbauer spectroscopy to study vibrations of a granular medium excited by ultrasound
它示出的颗粒状介质的穆斯堡尔谱的分析，浸入到环氧树脂没有硬化剂，允许研究颗粒的机械振动。在我们的实验中，平均尺寸为1.25微米的亚铁氰化钾的小颗粒起到了颗粒的作用。该化合物被$^{57}$ Fe同位素富集。压电聚合物薄膜在振动树脂中引起频率为12.72 MHz的颗粒振动。静止时，亚铁氰化钾中$^{57}$ Fe的穆斯堡尔谱只有一条谱线。原子核的超声振动将谱线分裂成周期等于振动频率的梳状结构。频谱分析允许估计颗粒的振动幅度和超声波在该介质中的衰减。所提出的方法是独特的，因为它允许测量亚埃位移的粒子振动与几MHz的频率。
2020-01-03 cond-mat.soft
Potential Energy in a Three-Dimensional Vibrated Granular Medium Measured by NMR Imaging
快速核磁共振成像被用来测量密度分布的三维颗粒介质流化的容器的垂直振动。对于比重力大得多的容器加速度，发现颗粒介质的质心的上升与（v0 ^alpha）/（N^beta）成比例，其中alpha = 1.0 +/-0.2和beta = 0.5 +/-0.1，其中v0是振动速度，N是容器中的颗粒数量。该alpha值显著小于先前在一维（alpha = 2）和二维（alpha = 1.3-1.5）中的实验和模拟中发现的值。
2000-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of shape on the forces on an intruder moving through a dense granular medium
我们使用数值模拟来研究入侵者的形状对阻力和升力的影响，它在移动通过由平均直径为d的多分散盘组成的颗粒介质时经历了阻力和升力。侵入速度v从0.1 \sqrt（dg）到20 \sqrt（dg）不等。对于无摩擦颗粒（μ= 0.0），阻力随v的增加而逐渐增加，而对于有摩擦的颗粒（μ= 0.1，0.5），在低速时出现恒定的阻力区。只要横截面相同，拖曳力对物体形状的依赖性很弱。拖曳力线性地依赖于浸没深度，而对于某些形状，升力随深度的变化非常小。在给定的速度下，物体所经历的升力是其形状的强函数。形状对入侵者表面周围的接触分布有影响，这可能导致某些形状的强升力。我们还展示了入侵者表面周围的力分布。
2020-11-25 cond-mat.soft
Drag Law of Two Dimensional Granular Fluids
基于离散元法分析了二维颗粒介质中运动圆盘所受的拖曳力规律。值得注意的是，在中等密度和纯二维颗粒介质中的运动圆盘上的拖曳力可以很好地再现与示踪剂表面分离的理想流体。当颗粒圆盘与底板之间存在干摩擦时，出现与圆盘运动速度无关的屈服力。在这种情况下，完全的流动性被破坏了。屈服力和阻力在卡滞点处出现发散。
2015-11-04 cond-mat.soft
Micromechanics of intruder motion in wet granular medium
我们调查的入侵者移动通过沉积介质，其中包括透明的颗粒状水凝胶浸入水中，以及由此产生的运动的介质所遇到的有效摩擦。我们表明，有效摩擦$μ_e$上的球形入侵者被捕获的惯性数$I$的入侵者移动的时间尺度和惯性时间尺度的上覆岩层压力设置的粒状介质的比率。此外，$μ_e$由函数$μ_e(I) = μ_s + αI^β$描述，其中$μ_s$是静摩擦，而$α$和$β$是与侵入物深度和尺寸无关的材料相关常数。通过测量入侵者周围的颗粒组分的平均流量，我们发现入侵者和颗粒介质之间的显着滑移。与粘性牛顿流体相比，介质的运动被强烈地限制在入侵者附近，并且是入侵者大小的量级。随着介质深度的增加，介质的回流发生在离侵入物更近的地方。此外，我们研究的可逆和不可逆的位移的介质，不仅以下的介质作为入侵者向下移动，但也同时返回入侵者回到原来的深度。我们发现，流动在很大程度上保持可逆的准静态制度，以及当$μ_e$迅速增加的范围内的$I$探测。
2018-07-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Brownian motor in a granular medium
在这项工作中，我们的实验研究的行为自由旋转的非对称探针浸没在振动的颗粒介质。对于各种各样的振动条件下，探头表现出稳定的旋转，其方向是恒定的相对于不对称性。通过改变振动振幅并过滤不同频带中的噪声，我们表明旋转速度不仅取决于RMS加速度$Γ$，而且还取决于提供给两个单独频带的能量的量，这两个单独频带被揭示为对颗粒介质的动力学是重要的：第一带控制能量从颗粒到探针的传递，第二带通过改变振动流化材料的粘度来影响动力学。
2009-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Acoustic Probing of the Jamming Transition in an Unconsolidated Granular Medium
沿着未固结颗粒堆积结构的机械自由表面引导的声波实验提供了关于颗粒介质在非常低的压力下的弹性的信息，该压力自然地由重力加速度和表面下的深度控制。比较所确定的色散关系与理论模型的引导表面声学模式揭示了颗粒介质的弹性模量对压力的依赖性。实验证实了最近的理论预测，通过非仿射运动的无序颗粒堆积松弛导致一个特殊的缩放剪切刚度与压力附近的堵塞过渡对应于零压力。出乎意料的是，与大多数现有理论不一致的是，体积模量以与剪切模量非常相似的方式取决于压力。
2019-11-15 cond-mat.soft physics.class-ph
$μ$-model for the statics of dry granular medium
提出了基于干摩擦系数分布的颗粒物质描述方法。使用这样的概念和一个简单的一维包装的粮食，我们解决了筒仓问题。接触处的摩擦系数取决于填料的几何形状和介质中的应力分布。在这样一种方法的杨森系数的确定和它的颗粒颗粒和边界颗粒摩擦系数的依赖性。此外，我们调查的压力分布的最大值出现的条件与深度与超重的顶部。作为我们工作的一个结果，我们提出了一个一般的框架来描述的颗粒物质作为一个连续的介质，其特征在于干摩擦张量的字段。
2006-03-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Vertical pullout of a non-spherical intruder from a granular medium: From system-wide response to avalanching around the intruder
Tokyo University of Marine Science and Technology（东京海洋大学）；Japan Agency for Marine-Earth Sciences and Technology（日本海洋地球科学技术机构）
针对现有颗粒介质侵入体研究多局限于球形侵入体和小位移范围的不足，研究了板状侵入体远超破坏点的竖向拔出过程，揭示了破坏后阻力收敛、锥形有效形态稳定及料斗离散流的规律。
2025-10-16 cond-mat.soft
Characterization of a Freezing/Melting Transition in a Vibrated and Sheared Granular Medium
我们描述了实验单分散球形颗粒在一个环形细胞的几何形状，振动从下面和剪切从上面。该系统显示出凝固/熔化转变，使得在充分振动下观察到结晶状态，其可以通过足够的剪切熔化。我们表征这两种状态之间的滞后过渡，并观察功能让人想起一个干扰过渡和临界现象。
2005-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cages and anomalous diffusion in vibrated dense granular media
一个垂直摇动的颗粒状介质承载着一个围绕固定垂直轴旋转的叶片，它充当了一个介流变探针。在高密度下，叶片的动力学表现出强烈的笼状效应，其特征是瞬态亚扩散和速度功率密度谱（vpds）中的最大值，共振频率为$\sim 10$ Hz，与振动强度无关。通过一个扩散谐波笼模型解释的数据，使我们能够恢复的颗粒介质的弹性常数和集体扩散系数。对于高频$f$，vpds中的尾部$\sim 1/f$揭示了笼内微动力学的非平凡相关性。在非常长的时间（大于$10$ s），超扩散行为出现，在最极端的情况下弹道。一致地，慢速度反转时间$τ$的分布显示幂律衰减，可能是由于主机介质的持续集体波动。
2015-04-28 cond-mat.soft
Helical locomotion in granular media
考虑了颗粒介质中旋转螺旋推进的物理机制。沿旋转螺旋的轴的推进运动由由于螺旋形状的对称性破坏和介质中螺旋的所有段所经历的各向异性摩擦力引起。研究了螺旋线转速及其几何参数对阻尼动力学的影响。颗粒压力和外加载荷的影响也进行了研究。基于细长体在颗粒材料中运动所受到的各向异性摩擦力，建立了螺旋线平移速度的理论模型。与实验数据得到了很好的一致性，这使得预测的螺旋设计，以推动颗粒状介质内的最佳。这些结果铺平了道路，根据这种运动模式的一个有效的沙机器人操作的发展。
2017-07-11 cond-mat.soft
A fluidized granular medium as an instance of the Fluctuation Theorem
我们研究了由外部机械驱动保持在流化稳态的非弹性珠粒的收集的功率通量的统计。功率显示出关于其平均值的大的波动，包括频繁的大的负波动。功率通量正负波动的相对概率与Gallavotti和Cohen的波动定理非常一致，即使在比该定理所要求的时间尺度更短的时间尺度上也是如此。我们还比较了一个有效的温度，出现从这个分析的动力学颗粒温度。
2004-02-11 cond-mat.soft nlin.CD
Cooperative effects induced by intruders evolving through a granular medium
在颗粒集合体中施加机械扰动可以重新排列颗粒的构型。然而，一个事件的空间传播是不相关的外部扰动的大小单独。因此，一个事件的特征长度尺度没有很好地定义。在这项研究中，我们通过驱动两个入侵者通过一个垂直的二维磁盘包装触发重排。出现在两个进化入侵者周围的颗粒集合体的重排幅度与它们的分离距离有关。我们发现，入侵者之间存在一个特征距离，在此距离下，一个入侵者上方的颗粒的动态会受到另一个入侵者的影响。入侵者的大小对这个特征长度几乎没有影响。最后，我们表明，颗粒的运动之间的相关性随着远离入侵者在一个更大的长度尺度的距离减小。
2018-05-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Force Distribution in a Granular Medium
本文报道了对单轴压缩下颗粒材料施加于约束容器内表面的法向力分布的系统测量。我们的实验上的三维，随机包装的单分散玻璃珠表明，这种分布是几乎均匀的力低于平均力和指数衰减的力量大于平均值。分布的形状和指数衰减常数的值不受系统制备历史或边界条件变化的影响。提出了一种经验函数形式的分布，提供了一个很好的适合在整个测力范围内，也与最近的计算机模拟数据。
1999-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics
将用于计算颗粒介质中静态应力分布的颗粒弹性理论推广到动态情况，考虑了应变的塑性贡献。基于颗粒介质变形时变为瞬时弹性的假设，导出了一个完整的流体力学理论。该理论包括真实温度和颗粒温度，并采用自由能表达式，该表达式封装了由压力、剪切应力、密度和颗粒温度跨越的空间中的完整堵塞相图。对于颗粒温度稳定的特殊情况，推导出的流体动力学理论简化为{ \em亚塑性}，这是一种最先进的工程模型。
2008-12-29 cond-mat.soft
Large Force Fluctuations in a Flowing Granular Medium
我们报告的时间波动的特点，在当地的力量提供给一个2D料斗的壁流动通过它的颗粒状介质。的力量主要是在所有的流量，流量不会永久堵塞脉冲。传递到壁的平均冲量远大于单个粒子在碰撞之间的重力作用下获得的动量，这反映了动量通过碰撞从大部分流传递到壁的事实。在大于平均脉冲的值处，脉冲的概率分布很宽，并且在平均脉冲的尺度上呈指数衰减，就像在静态颗粒介质中一样。在小的脉冲值，概率分布不断演变的流速，但没有显示出一个明确的签名的过渡，从纯粹的碰撞流间歇堵塞流。然而，碰撞之间的时间间隔趋向于幂律分布，$P(τ)\sim τ^{-3/2}$，从而示出了干扰方法的清楚的动态特征。
2002-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Electrostatically-Driven Granular Media: Phase Transitions and Coarsening
本文报道了静电驱动颗粒材料的实验和理论研究。研究表明，随着外加电场的变化，带电颗粒介质经历了从静止的凝聚态（颗粒固体）到流化膨胀态（颗粒气体）的滞后一级相变.此外，我们还观察到致密团簇从气相中自发沉淀，随后这些团簇发生粗化-凝聚。分子动力学模拟与实验结果定性一致。
1999-09-30 cond-mat.soft
Experimental velocity fields and forces for a cylinder penetrating into a granular medium
在这里，我们提出了一个详细的颗粒流特性与力的测量准二维的情况下，一个水平的圆柱体垂直穿透在两个平行的玻璃墙之间的干颗粒物质以恒定的速度。在所研究的速度范围内，圆柱体上的拖曳力与速度V_0无关，而主要与圆柱体直径d成正比。而在圆柱体上的力随着其穿透深度而增加，发现圆柱体周围的颗粒速度分布是固定的，其平均值附近的波动导致颗粒温度分布。平均速度分布和温度分布在圆柱附近都表现出很强的局部化。圆柱引起的平均流扰动在远离圆柱的特征长度λ上呈指数衰减，当圆柱/颗粒尺寸比d/dg足够大时，λ~ d/4 + 2dg主要受圆柱直径的影响。颗粒温度在靠近δ T0 ~ λ/2的薄层内呈现一个恒定的平台T0，在远离δ T0 ~ λ/2的薄层内呈指数衰减，其特征长度λ T为几个颗粒直径（λ T ~ 3dg）。颗粒温度平台T_0的尺度为（V_0^2 d_g/d），它是由流动本身产生的，它是由靠近圆柱体的剪切速率V_0/λ在δ_{T_0}上产生的“颗粒热”与远离圆柱体的颗粒热耗散之间的平衡产生的。
2013-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Free volume distributions inside a bidimensional granular medium
我们在二维单元内实验研究了与单个颗粒或颗粒簇相关的自由体积的分布。我们的主要结果是，在N个颗粒的簇中找到每个颗粒的自由体积v_N^f的概率的对数标度为N^alpha g（v_N^f），其中alpha = 0.75。我们解释这个非广泛的比例因子N^alpha作为一个证据，为个别晶粒的自由体积之间的长程相关性的发病。讨论了g（v_N^f）与Edwards熵之间的可能关系。
2005-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impact of a Liquid Drop on a Granular Medium: inertia, viscosity and surface tension effects on the drop deformation
提出了液滴撞击颗粒介质的实验研究方法。使用四种液体来改变物理性质：纯蒸馏水、2种浓度（1：1和1：2 v/v）的甘油水和浓度为0.1 g/l的吐温20水。改变液滴自由降落高度以获得10至2000之间的韦伯数（We）。结果表明，获得的弹坑形貌高度依赖于撞击液滴动能E_{K}。液滴扩散、后退和吸收过程中的不同行为被强调为流体粘度和表面张力的函数。实验吸收时间也评论和比较简化的理论模型。液滴最大延伸和弹坑直径分别与$We^{1/5}$和$E_K^{1/5}$成比例。在这两种情况下，发现的依赖性小于文献中报道的：$We^{1/4}$为固体或颗粒表面的下降影响和$E_K^{1/4}$为球形固体颗粒介质的影响。
2010-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Nonlinear effects for coda-type elastic waves in stressed granular media
本文介绍了松散颗粒介质中多次散射弹性波的非线性声学效应的实验结果及其解释。中心频率高于介质的所谓截止频率的短波包在静态应力玻璃珠板的一侧发射，并在多次散射和非线性相互作用后在另一侧接收。由于非线性和散射，典型的信号与其初始辐射形状相比强烈失真。结果表明，声波的变形幅度远低于平均静态变形的接触在介质中可以修改介质的弹性性能，特别是对于弱接触骨架部分。这解决了声激励期间和之后的颗粒结构的再现性的问题，这是必要的，以了解在颗粒介质的弹性性能的声学方法的非破坏性测试。尾波信号分析被证明是一个强大的时间分辨工具，以监测轻微的修改，在弹性响应的松散颗粒结构。
2008-05-29 cond-mat.soft physics.class-ph
Dynamical collective memory in fluidized granular materials
最近的实验与旋转扩散的探针在振动的颗粒介质中揭示了丰富的场景，从稀气体到稠密的液体与笼效应和意想不到的超扩散行为在大的时间。在这里，我们设置了一个模拟，定量再现实验观察，并允许我们调查主机颗粒介质，在实验中不可行的任务的属性。我们发现了一个持久的集体旋转模式，出现在高密度和低颗粒温度：介质的宏观部分缓慢旋转，随机切换方向后，很长一段时间。这种主介质的旋转模式是探针超扩散的起源。集体运动在中间时刻（在笼子阶段）伴随着一种动力学不均匀性，然后在后期（超扩散开始时）波动强烈减少。
2019-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular Impact Dynamics: Acoustics and Fluctuations
在相应的流体动力学视频中，为APS DFD 2012流体运动画廊创建，我们展示了2D颗粒碰撞实验的高速视频，其中入侵者从上方撞击一组双分散光弹性盘。我们讨论入侵者下面的力，它在空间和时间中强烈波动。这些波动对应于传播到介质中的声脉冲。分析表明，在我们的实验中，这个过程是由与颗粒团簇的碰撞主导的。来自这些碰撞的能量沿着颗粒网络被携带到颗粒介质中，在那里被耗散。
2012-10-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slow time scales in a dense vibrofluidized granular material
在非保守系统（如粒状材料）中模拟集体运动是困难的，因为一般的微观到宏观的方法是不可用的：没有哈密顿量，相空间中没有已知的定态密度，没有已知的一小组相关变量。现象学粗粒度模型是一个很好的选择，前提是已经确定了一些缓慢的可观测量，并收集了足够数量的动态数据。在这里，我们研究的情况下，振动流化致密颗粒材料。示踪剂的实验研究，分散到介质中，显示了许多时间尺度的证据：快速弹道，中间笼，慢超扩散，非常慢的扩散。数值研究表明，示踪剂的超扩散与颗粒介质的缓慢旋转漂移有关。在这里，我们提供了一个更深入的了解慢尺度的颗粒介质，并提出了一个新的唯象模型，这样一个“世俗”的动力学。基于颗粒介质的模型，我们还介绍了示踪剂（快和慢）动力学模型，它包括在一个随机系统的三个耦合变量的方程，因此比以前的模型更精细和成功。
2020-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Projectile interactions in granular impact cratering
我们提出的证据之间的相互作用的球和容器的边界，以及两个球之间，介导的颗粒介质在撞击坑。底部边界的存在仅对具有浅填充的低跌落高度影响最终穿透深度，在这种情况下，令人惊讶的是，穿透变得更深。相比之下，侧壁的存在导致较少的穿透，并且还导致有效的排斥。两个球并排下落时也有斥力。
2008-06-04 cond-mat.soft
Pressure evolution and deformation of confined granular media during pneumatic fracturing
通过数字图像相关的装置，我们的实验特征的变形的干颗粒介质内的Hele-Shaw细胞由于在恒定的超压足够高的变形（从50至250千帕）的空气注入。在这些超压下的空气注入导致形成所谓的气动裂缝，即通道空珠，我们讨论这些结构周围的介质的典型变形。此外，我们模拟的流体超压到介质中的扩散，随着时间的推移与拉普拉斯方程的解决方案进行比较，并与相应的颗粒位移的压力梯度。在压实介质中，我们表明，扩散压力场变得类似于拉普拉斯解的顺序上的特征时间给出的孔隙流体，颗粒介质和系统的大小的属性。然而，之前的扩散压力接近拉普拉斯解决方案的系统规模上，我们发现，它类似于拉普拉斯场附近的渠道，最先进的通道尖端和屏蔽的压力梯度最高的压力梯度。我们发现，颗粒位移或多或少总是在反对当地的压力梯度的方向移动，当比较颗粒速度与压力梯度在该区域的通道前，我们观察到宾汉型的颗粒糊（空气和珠的混合物）的流变学，与有效的粘度$μ\_B$和位移阈值$\nabla P\_c$在动员和压实的介质。这样的流变学，与位移阈值的无序，可以负责放置在一个普适类中的中等注入压力的图案生长，如介电击穿模型与$η=2$，其中分形维数被发现之间的1.5和1.6的图案。
2018-01-29 cond-mat.soft physics.class-ph physics.geo-ph
Dynamics of magnetoelastic robots in water-saturated granular beds
研究磁弹性机器人在水饱和颗粒床中的波动挖洞动力学，借助介质可视化与Lighthill细长体理论分析推力、阻力及速度，揭示动态洞穴形成与模型偏差。
2023-09-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vertical dynamics of a horizontally-oscillating active object in a 2D granular medium
我们使用DEM模拟和分析的考虑，研究一个自我激励的对象，模拟为一个磁盘，在一个二维床的密度和较小的颗粒水平振荡的动态。我们发现，对于给定的材料参数，浸没的对象（IO）可能会上升，下沉或不改变深度，这取决于振荡的振幅和频率，以及对初始深度。随着时间的推移，IO稳定在特定深度，这取决于振荡参数。我们构建了一个相图中的振荡频率和速度振幅变量空间的这种行为。我们解释所观察到的丰富的行为由两个相互竞争的影响：爬上颗粒，填充空隙开口下的磁盘，和下沉由于床fludenation。我们提出了一个空腔模型，使我们能够得到分析一般的结果，这与观测结果非常吻合，并定量地解释了相图。我们的具体分析结果如下。(i)推导临界频率$f_c$，高于此频率IO不能克服重力上浮。我们表明，这个频率只取决于重力加速度和IO的大小。(ii)导出最小振幅$A_{min}$，低于该振幅，即使频率低于$f_c$，IO也不能升高。我们表明，这个振幅也只取决于重力加速度和IO的大小。(iii)导出IO加速度幅度的临界值$g_c$，低于该临界值IO不能下沉。我们表明，$g_c$的值取决于IO和颗粒床的特性，以及对初始IO的深度。
2016-12-17 cond-mat.soft
Drag reduction during the side-by-side motion of a pair of intruders in a granular medium
本文通过实验研究颗粒介质中一对球形侵入体并排运动时的阻力变化，发现小间距下平均阻力降低并随深度增强，进而提出基于接触链断裂的阻力降低模型，揭示了沙中固体运动的协作效应。
2024-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reciprocal swimming in granular media: the role of jamming and swimmer inertia
University of Michigan（密歇根大学）
研究扇贝状游动者在颗粒介质中的推进机制，用粒子模拟和离散元方法，揭示堵塞及惯性作用下的两种推进机制，量化相关因素，发现其与净位移的关系及不同冲程的特点。
2026-07-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheological and Photoelastic Response of Hydrated Soft Granular Particles
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Bristol（布里斯托大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文总结了浸没光弹性颗粒材料中力解析的现状，介绍了表征水合光弹性颗粒流变和光学性质变化的技术，并报告了在浸没实验中使用光弹性颗粒的注意事项。
2026-07-01 cond-mat.soft
Symmetry-breaking motility of an active hinge in a crowded channel
本研究通过数值模拟分析拥挤通道中主动铰链的动力学，发现其运动寿命随堆积分数和自推进强度非单调变化，并存在构型突变，为设计可切换动力模式的颗粒超结构提供可能。
2025-06-20 cond-mat.soft
Correlation and shear bands in a plastically deformed granular medium
最近的实验（Le Bouil等人，物理学评论快报，2014，112，246001）已经分析了经历塑性形变的粒状固体中的局部变形的统计。实验报告强烈的各向异性事件之间的相关性，用弹性理论和膨胀的Eshelby变换的概念来解释的特征角;有趣的是，表征宏观失效的剪切带发生的角度不同于微观相关性中观察到的角度。在这里，我们解释这种行为使用一个细观弹塑性模型的固体流动，结合了当地的莫尔-库仑破坏准则。我们发现，在微观相关性中观察到的角度可以理解相结合的弹性相互作用与Eshelby变换与局部破坏准则。在大应变，我们也诱导永久剪切带的角度是不同的相关模式中观察到的。我们解释这个角度作为一个导致最大的不稳定性的滑移线。
2017-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Local and global avalanches in a 2D sheared granular medium
本文对由双分散光弹性圆盘构成的二维剪切非晶材料进行了实验和数值研究。我们分析了雪崩在剪切过程中的统计数据，包括局部和全局的能量波动和粒子位置和方向的变化。我们发现这些全球和当地的雪崩表示的幂律，其截止值随颗粒间的摩擦和包装分数的无标度分布。不同的指数被发现这些幂律依赖于数量的变化被提取。雪崩形状的时间的不对称性证明了雪崩主要是从剪切带触发的事实。一个简单的关系，独立于强度，被发现之间的局部雪崩和全球雪崩，他们形成的数量。我们还比较了这些实验和数值计算结果的本地和全球的波动预测平均场和脱钉理论。
2017-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theoretical investigation on the possibility of preparing left-handed materials in metallic magnetic granular composites
我们研究了在金属磁性颗粒复合材料中制备左手材料的可能性。基于有效介质近似，我们表明，通过将金属磁性纳米颗粒掺入适当的绝缘基体中，并控制金属磁性组分的磁化方向及其体积分数，可以制备低涡流损耗的复合介质，对于在某些特定方向上传播的电磁波和在铁磁共振频率附近的频率区域中的极化，是手的。这种复合材料可能更容易在工业规模上制造。此外，其物理性质可以通过局部旋转磁化来容易地调谐。
2001-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Earthquake behaviour and large-event predictability in a sheared granular stick-slip system
我们提出了一项物理实验的结果，该实验表明剪切颗粒介质的行为与地震活动类似。该装置由一个在颗粒介质上以粘滑方式旋转的环形板组成。我们以前的观测包括一个有界的临界状态，事件能量的幂律分布符合古腾堡-里克特定律，在这里，我们还揭示了阶梯地震活动，集群，前震，余震和地震平静。亚临界和超临界制度也被我们观察到取决于系统配置。我们研究大事件的可预测性。利用“冲击”事件之间的静止作为报警条件，发现在亚临界、临界和超临界状态下，大事件分别是不可预测的、边缘可预测的和高度可预测的。
2002-11-13 cond-mat.soft physics.geo-ph
The crack pattern of indented cohesive granular media
本文通过准静态圆柱压入实验结合三维X射线显微断层扫描，研究湿颗粒堆的径向裂纹形态，并揭示剪切剪胀与裂纹萌生的关联。
2025-05-16 cond-mat.soft
