Non-Universality of Density and Disorder in Jammed Sphere Packings
我们首次表明，集体堵塞无序包装的三维单分散无摩擦硬球可以生产和调整使用一种新的数值协议与包装密度$ϕ$低至0.6。这远低于与最大随机堵塞状态相关的0.64的值，并且与定义不清的“随机松散堆积”状态密度完全无关。具体地，在具有可变无序的宽密度范围$ϕ\in [0.6,~0.74048\ldots]$上，产生具有以任何密度$ϕ$为中心的非常窄的分布的共同堵塞的填料。我们的研究结果支持这样的观点，即没有一个通用的干扰点是可区分的包装密度和发生频率的基础上。我们的堵塞包装映射到一个密度阶度量平面，这提供了一个更广泛的表征包装比密度。对填料的其他特性，如对关联函数、平均接触数和振子分数进行了定量分析和讨论。
2011-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluorescent contacts measure the coordination number and entropy of a 3D jammed emulsion packing
根据定义，被堵塞的物质是光不可穿透的，使得3D几何形状的表征变得困难。染色的、折射率匹配的乳剂的共焦显微镜仍然允许人们对堵塞的系统成像。在这里，我们解释了增强荧光的机制的起源在堵塞的乳液液滴的接触方面的蓝移荧光发射带由于在界面环境的极性的变化。然后，我们使用这些信息来确定乳胶中的接触网络，它模拟了一个无摩擦的堵塞系统。这使得能够实验测定平均配位数$<Z >$，给出$<Z > \approx 6$的理论预测值。此外，该方法使实验测量的熵的包装从网络的接触。
2006-05-31 cond-mat.soft
Hyperuniform Jammed Sphere Packings Have Anomalous Material Properties
空间分布是超均匀的，如果它有局部密度波动，消失在长尺度的限制。超均匀性是晶体和准晶的一个众所周知的性质。然而，最近的兴趣是无序的超均匀性：没有长程构型秩序的超均匀标度的存在。堵塞颗粒填料已被提出作为无序超均匀性的一个例子，但最近的数值研究表明，许多堵塞系统，而不是表现出一组复杂的独特的行为在长，紧急的长度尺度。我们使用的Voronoi镶嵌作为一种工具来定义一组的重新缩放变换，可以施加超均匀性的任意加权点的过程中，并表明，这些变换可以用于模拟迭代生成超均匀的，机械稳定的包装的无热软球。这些超均匀堵塞包装显示非典型的机械性能，特别是在低频声子激发，表现出高度集体模式的孤立带和零频率附近的带隙。
2022-01-14 cond-mat.soft
Additional transition line in jammed asymmetric bidisperse granular packings
我们提出了一个额外的不连续的过渡内拥挤的制度，一个不对称的bidisperse颗粒填料压缩后的数值证据。这条额外的过渡线将主要由大颗粒组成的网络的堵塞状态与由大颗粒和小颗粒形成的堵塞网络分开，并且过渡由对堵塞网络有贡献的颗粒数量的不连续性指示。附加的过渡线从阻塞过渡曲线中出现，并终止于不连续性消失的端点。额外的线从大约$δ= 0.22$的尺寸比开始，并随着较小的$δ$而变长。对于$δ\to 0$，附加过渡线接近可以通过分析导出的极限。观察到的干扰场景让人想起胶体玻璃中发现的玻璃-玻璃转变。
2020-02-06 cond-mat.soft
High-resolution of particle contacts via fluorophore exclusion in deep-imaging of jammed colloidal packings
要了解堵塞胶体的随机填料的结构特性，需要对接触网络进行前所未有的高分辨率测定，从而为填料提供机械稳定性。在这里，我们解决了一种新的策略的基础上荧光团信号排除的量子点纳米粒子的接触点的接触网络的测定。我们使用荧光标记方案的粒子灵感来自生物学和生物界面科学结合在接触区域的荧光团排斥。该方法提供了高分辨率的接触网络数据，使我们能够测量的胶体包装的边缘稳定性附近的结构特性。我们确定的力分布，软模式，关联函数，配位数和自由体积的标度律定义的普遍性类堵塞的胶体填料，并可以与理论预测。接触检测方法在干扰和玻璃物理学的界面上开辟了进一步的实验测试。
2017-08-15 cond-mat.soft
Entropy of jammed matter
我们研究摩擦球无序堆积的随机性。我们计算的熵的三维包装通过力和体积合奏堵塞的物质，介观系综和数值模拟使用体积涨落分析和图论方法。得到了表征堵塞物不同状态的熵、体积分数和压实度的状态方程。在介观层次上，熵在随机紧密堆积时为零。堵塞系统的熵揭示了随机松散包装比随机紧密包装更无序，允许对这两个极限进行明确的解释。
2009-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Instabilities of jammed packings of frictionless spheres under compression
我们考虑的振动态密度的贡献和分布的能量势垒高度的初始不稳定性的玻璃建模的一个拥挤的包装球。在接近不稳定性时，正常模式的频率和进入新的基态的能垒高度都消失了。这些不稳定性对振动态的密度产生贡献，在低频$ω$下，该贡献按$ω^3$标度，但在热力学极限下消失。此外，他们影响的非谐性能，能量势垒$ΔH$的分布，给出的贡献，规模为$ΔH^{-1/3}$在低势垒高度，这应该是普遍的堵塞和玻璃系统。
2017-04-04 cond-mat.soft
Force Mobilization and Generalized Isostaticity in Jammed Packings of Frictional Grains
我们表明，在缓慢生成的二维填充摩擦球，摩擦力的一个显着的部分在于库仑阈值-小压力p和摩擦系数μ，约一半的接触。将这些接触解释为受约束导致均衡性的广义概念，其涉及完全动员的接触的最大分数和接触数量。对于p-> 0，我们的摩擦填料在μ的整个范围内近似满足这个关系。这与先前的推测一致，即在堵塞时，平缓形成的填料应该是边缘固体。此外，接触数和堆积密度与p和μ成比例。
2006-10-07 cond-mat.soft
Energy transport in jammed sphere packings
我们计算的正常模式的振动堵塞球填料获得的能量扩散率，运输的光谱措施。在玻色子的峰值频率，我们发现一个Ioffe-Regel交叉从扩散率，随着频率迅速下降到一个几乎是频率无关的。当系统向干扰过渡解压缩时，该交叉频率移到零，提供了几乎恒定扩散率的频率制度的明确证据。这样的制度，假设存在于玻璃中，以解释热导率的温度依赖性，因此似乎是从堵塞过渡的属性。
2008-11-17 cond-mat.soft
Contact nonlinearities and linear response in jammed particulate packings
无摩擦的无热颗粒的填料，只有当它们重叠时才相互作用，作为填料密度的函数经历堵塞过渡。这种填料为干扰理论提供了基础。这个理论基于这样的观察：尽管存在大量无序构型，但对线性有序的机械响应仅取决于到跃迁的距离。我们调查的有效性和实用性，这样的测量调用谐波近似，并表明，尽管粒子进出接触，有一个定义良好的线性制度的热力学极限。
2014-12-31 cond-mat.soft
The structural, vibrational, and mechanical properties of jammed packings of deformable particles in three dimensions
该研究探究三维可变形颗粒阻塞堆积的特性，发现弯曲能的有无会显著影响振动模式、等静压性及剪切模量与压强的标度关系，强调了颗粒形变和形状变化对软材料建模的重要性。
2021-08-22 cond-mat.soft
Non-affine response: jammed packings versus spring networks
我们比较弹簧网络的弹性响应，其接触几何形状是来自真实的无摩擦盘填料，网络随机切割债券在一个高度连接的网络来自一个良好的压缩填料。我们发现，剪切响应的包装衍生网络，剪切和压缩响应的随机切割网络，都是相似的：弹性模量线性消失附近的干扰，和分布特征的局部几何形状的响应规模与距离干扰。压缩包装衍生网络是例外：弹性模量保持不变，几何分布不表现出简单的缩放。我们的结论是，堵塞的填料的压缩响应是异常的，而不是剪切响应。
2009-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Comparison of Shear and Compression Jammed Packings of Frictional Disks
我们比较的结构和机械性能的机械稳定（MS）填料的摩擦盘在两个空间维度（2D）产生的各向同性压缩和简单的剪切协议从离散元建模（DEM）模拟。我们发现，平均接触数和包装分数在堵塞发作是相似的（相对偏差$< 0.5\%$）MS填料通过压缩和剪切产生的。与此相反，平均应力各向异性$\langle {\hat Σ}_{xy} \rangle = 0$的MS填料产生通过各向同性压缩，而$\langle {\hat Σ}_{xy} \rangle >0$的MS填料产生通过简单的剪切。为了研究MS填料的应力状态的差异，我们开发了填料生成协议，首先解开MS填料，去除摩擦接触，然后重新堵塞它们。使用这些协议，我们能够获得几乎相同的颗粒的位置和应力各向异性分布相比，原来的堵塞填料重新堵塞填料。然而，我们发现，当我们直接比较的原始堵塞和重新堵塞的填料，有有限的应力各向异性偏差$Δ{\hat Σ}_{xy}$。的偏差是小于通过枚举的零空间内的接触网络通过DEM模拟产生的力的解决方案所获得的应力各向异性波动。这些结果强调，即使压缩和剪切堵塞协议生成具有相同接触网络的填料，在每个接触处的法向力和切向力可能存在残余差异，因此应力各向异性存在差异。
2019-06-02 cond-mat.soft
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
Mechanical response of packings of non-spherical particles: A case study of 2D packings of circulo-lines
我们调查的机械响应堵塞包装的circulo线，通过纯粹的排斥，线性弹簧力相互作用，作为一个函数的压力$P$在非热，准静态各向同性压缩。以前的工作表明，整体平均剪切模量堵塞的磁盘填料的规模作为一个幂律，$\langle G(P) \rangle \sim P^β$，与$β\sim 0.5$，在很宽的压力范围。对于circulo线的包装，我们也发现强大的幂律缩放的$\langle G(P)\rangle$在相同的压力范围内的纵横比${\cal R} \gtrsim 1.2$。然而，幂律标度指数$β\sim 0.8$ - $0.9$远大于堵塞的磁盘填料。为了理解这种行为的起源，我们分解$\langle G\rangle$到单独的贡献，从几何家庭，$G_f$，并从粒子间的接触网络，$G_r$的变化，使$\langle G \rangle = \langle G_f\rangle + \langle G_r \rangle$。结果表明，低压环管堵塞填料族的剪切模量随压力的增大而增大，随压力的减小而减小，而低压圆盘堵塞填料族的剪切模量仅随压力的增大而减小。因此，在有限压力下，环管堵塞填料的几何族贡献$\langle G_f \rangle$远大于圆盘堵塞填料，导致幂律标度指数增加。
2021-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Densest versus jammed packings of bent-core trimers
我们使用一种新的方法确定了具有固定键角的切球三聚体（$θ= θ_0$）的最大稠密堆积，并将其与它们在准静态和动态非热压缩下形成的无序堵塞状态进行了对比。具有3D紧密堆积的$θ_0$的不可分解性本身不会抑制致密3D晶体的形成;所有$θ_0$都允许与$ϕ_{max}(θ_0) > 0.97ϕ_{cp}$形成晶体。三聚体总是能够排列成由密排的双层或三层三角形晶格平面组成的周期性结构，由适应不相容性的“间隙层”隔开。所有体系的$ϕ_J$均显著低于单体值，表明三聚体的淬灭键长和键角约束总是起到促进堵塞的作用。$ϕ_J$随$θ_0$的变化很大;直链（$θ_0 = 0$）三聚体使$ϕ_J$最小化，而封闭（$θ_0 = 120^\circ$）三聚体使其最大化。具有较低$ϕ_J(θ_0)$的三聚体的边缘堵塞状态表现出可量化的更大的无序性，而小$θ_0$的较低$ϕ_J$显然是由三聚体在接近线性时降低的有效构型自由度引起的。
2019-06-28 cond-mat.soft
Localized and extended dynamical correlation lengths in jammed packings of soft athermal disks under slow shear
采用分子动力学模拟方法研究了有限速率剪切作用下非热软圆盘填料堵塞的动力学行为。特别是，我们调查的空间结构的应力降事件，这有望提供有关塑性的信息。研究应力降事件中的位移场，我们发现在低速率极限下有两种性质不同的事件：局部事件和扩展事件。我们进一步研究了事件的时间演化，并澄清这两种类型的事件是由于振荡运动的应力，这是唯一的有限速率剪切下的系统。两种类型的事件之间的区别在于事件所处的状态：当局部事件发生在塑性事件期间时，扩展事件发生在弹性分支中。
2021-04-17 cond-mat.soft
Correlation of plastic events with local structure in jammed packings across spatial dimensions
在堵塞填料中，通常认为局部结构只在特定的区域起重要作用。相对过量配位的标准偏差$σ_Z/ Z_\mathrm{c}$像$1/\sqrt{d}$一样衰减，因此局部结构在高空间维度中不起作用。此外，在任何固定的尺寸$d \geq 2$，有发散的长度尺度的压力消失接近unjamming过渡，再次表明，局部结构不应足以描述响应。在这里，我们挑战的假设，当地的结构并不重要，在这些情况下。在模拟堵塞的包装下无热，准静态剪切，我们使用机器学习，以确定一个本地的结构变量，柔软度，与重排尺寸$d=2$到$d=5$。我们发现，在所有研究的$d$中，软度--甚至仅仅是配位数$Z$ --在很宽的压力范围内都能很好地预测重排。这一结果提供了直接的证据，局部结构可以发挥作用，在更高的空间维度。
2020-11-25 cond-mat.soft
Diagnosing hyperuniformity in two-dimensional disordered jammed-packings of soft spheres
超均匀性是物质的一种状态，在这种状态下，密度波动在最大的长度尺度上趋于零。然而，确定实验系统是否是超均匀的任务在实验上是具有挑战性的，由于有限的分辨率，噪声和样本大小的影响表征测量的效果。在这里，我们探讨这些问题，采用视频光学显微镜研究超均匀性现象在无序的二维堵塞包装的软球。使用实验和模拟相结合，我们的颗粒多分散性，图像噪声和有限尺寸的影响分配的超均匀性的有害影响的特征，我们开发了一种方法，允许改善诊断超均匀性从真实空间测量。这种改进的关键是一个简单的包装重建算法，结合粒子多分散性，以尽量减少自由体积。此外，仿真结果表明，超均匀性可以更准确地确定在直接空间比在倒易空间作为一个有限的样本容量的结果。最后，软聚合物球的实验胶体填料被证明是超均匀的。
2014-08-20 cond-mat.soft
Generating ultradense jammed ellipse packings using biased SWAP
本文提出结合偏置SWAP蒙特卡洛与瞬态自由度的生长算法，生成超密无序椭圆堵塞堆积，发现其具有更低密度涨落和更强局部向列序，并揭示了不同长宽比下分馏结构的定性差异。
2024-09-28 cond-mat.soft
Emergence of Intermediate Range Order in Jammed Packings
通过大规模离散元模拟分析单分散球体堵塞堆积，发现中等波数处涌现的前峰与局部配位数涨落相关，揭示了摩擦和制备历史对中程有序性及大尺度结构特性的影响。
2025-06-02 cond-mat.soft
Soft Sphere Packings at Finite Pressure but Unstable to Shear
无热软球填料什么时候卡死？任何与实验相关的定义至少必须要求一个堵塞的填料来抵抗剪切。我们证明了广泛使用的（数值）协议，其中颗粒被压缩在一起，可以并确实产生包装是不稳定的剪切-和产生这样的包装的概率达到一个附近的干扰。我们引入了一个新的协议，通过允许系统探索不同的盒子形状，因为它平衡，产生真正的堵塞包装严格正剪切模量G。对于这些填充，G的平均值的标度与以前的结果一致，而概率分布P（G）则表现出新颖和丰富的标度
2012-06-01 cond-mat.soft
Structural transitions in jammed asymmetric bidisperse granular packings
本研究通过接触取向序参数分析非对称双分散颗粒堆积，发现堵塞时发生结构转变，且双分散体系具有局部HCP和FCC有序结构，有助于理解颗粒排列对堆积强度的影响。
2023-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct determination of the size of basins of attraction of jammed solids
我们提出了一种基于自由能的Monte-Carlo方法来测量位形空间中势能盆的体积。使用这种方法，我们可以估计不同的势能最小值的数量，即使这个数量太大而无法直接采样。我们验证我们的方法，通过比较我们的结果与直接枚举的不同的堵塞状态的小包装的无摩擦球。我们发现，不同的包装的熵是广泛的，不同的硬球包装的熵必须有一个最大值作为包装分数的函数。
2011-06-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Jammed Spheres: Minkowski Tensors Reveal Onset of Local Crystallinity
无摩擦的单分散球体的无序堵塞填充的局部结构，由Lubachevsky-Stillinger算法产生的，研究了填充分数高于和低于64%。fcc或hcp结晶填料（局部结晶度）的颗粒环境的结构相似性进行量化的顺序度量的基础上秩四Minkowski张量。我们发现一个关键的包装分数\approx 0.649，明显高于以前报道的有争议的随机紧密包装限制值。在α_c处，找到局部结晶构型的概率首先变得有限，并且对于较大的填充分数，增加几个数量级。这提供了定量的证据，突然开始的局部结晶度在1000 ℃。我们证明，经常使用的本地键取向顺序度量Q_6的本地结晶度的识别产生假阳性，从而掩盖了突然发病的本地结晶度。由于临界填充分数是显着以上的结果从平均场分析的机械接触无摩擦的领域，它建议，动态逮捕由于均衡和所谓的几何相变在爱德华兹框架可能是断开的现象。
2012-04-11 cond-mat.soft
Assur graphs, marginally jammed packings, and reconfigurable metamaterials
等静压框架是同时具有刚性和无自应力状态的力学网络，并且是理解软物质中的相变和机械超材料设计的有力概念。在这里，我们分析均衡框架的子结构，通过将“阿苏尔图”推广到环面，并在物理系统中检查它们。我们表明，接触网络的边缘堵塞填料的方法环面阿苏尔图的热力学极限，并演示如何阿苏尔图提供了一个新的设计原理，机械超材料中的运动和应力可以传播的可重构的路径，而整个结构的刚度保持。
2022-12-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft math-ph
Jammed packings of 3D superellipsoids with tunable packing fraction, contact number, and ordering
本文对三维空间中无摩擦超椭球粒子的静态堆积进行了数值研究。我们认为超过$200$不同的颗粒形状，通过改变三个形状参数，定义超椭球。我们的结构和机械性能的无序和有序包装使用两个包装生成协议的特点。我们进行无热准静态压缩模拟从随机，稀配置（协议1）或热化，密集的配置（协议$2$），这使我们能够调整的包装的取向顺序。一般情况下，我们发现超椭球填料在堵塞开始时的接触数是hypostatic，与$z_J < z_{\rm iso}$，其中$z_{\rm iso} = 2d_f$和$d_f = 5$或$6$取决于颗粒是否是轴对称的。在整个范围内的取向顺序，我们发现，四次模式的填充的动力学矩阵的数量总是匹配的数量丢失的接触相对于均衡值。这一结果表明，有没有机械冗余的接触有序，但hypostatic包装的超椭球体颗粒。此外，我们发现，在堵塞的超椭球体颗粒的无序包装开始的包装分数可以使用两个颗粒形状参数，例如，非球面性$\mathcal{A}$和减少纵横比$β$的颗粒崩溃。
2019-09-26 cond-mat.soft
Fractal dimensions of jammed packings with power-law particle size distributions in two and three dimensions
本研究通过计算二维和三维幂律粒径分布堵塞堆积的静态结构因子，识别出结构分形维数，并发现其受大颗粒骨架控制，提出了一种三斜晶胞结构因子计算方法。
2023-09-01 cond-mat.soft
Stability of jammed packings I: the rigidity length scale
在2005年，Wyart等人（Europhys.信件：72（2005）486）表明，堵塞的无定形球体填充物的低频振动性质可以根据称为L* 的长度尺度来理解，该长度尺度随着系统变得边缘不稳定而发散。尽管这一理论取得了巨大的成功，但很难将定义l* 的计数论点与在干扰过渡附近发散的其他长度尺度联系起来。我们提出了一个替代的推导l* 的基础上开始的刚性。这种现象学的方法揭示了长度尺度的物理机制，并与一系列原来的论点被打破的系统有关。它还允许我们提出l* 的第一个直接数值测量。
2013-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vibrations of Jammed Disk Packings with Hertzian Interactions
颗粒间的接触破坏和赫兹相互作用都可以引起静态颗粒填料的非线性振动响应。我们进行分子动力学模拟在恒定的能量在2D的无摩擦双分散磁盘，通过赫兹弹簧势作为能量的函数相互作用，并直接测量的振动响应从傅立叶变换的速度自相关函数。我们比较测量的振动响应的静态填料附近的干扰发病从动态矩阵的特征值，以确定温度以上的线性响应打破。我们比较包装，通过单面（纯粹的排斥）和双面赫兹弹簧相互作用的相互作用解开的影响的潜在的形状从接触断裂。我们的研究表明，虽然赫兹的相互作用导致弱非线性的振动行为（例如，产生谐波的动力学矩阵的本征频率），振动响应的静态填料与赫兹接触相互作用的主要是由接触破坏的系统中发现的排斥线性弹簧相互作用。
2013-09-03 cond-mat.soft
Jamming III: Characterizing Randomness via the Entropy of Jammed Matter
利用理论和模拟相同的球形颗粒的随机性的性质在无序堆积的摩擦和无摩擦的领域进行了研究。通过堵塞物质的力和体积系综来定义填充物的熵，并且难以解析地计算。一个介观系综的均衡状态，然后利用在努力预测的熵，通过依赖于配位数的体积函数的定义。得到了表征堵塞物不同状态的熵、体积分数和压实度的状态方程，阐明了堵塞颗粒物的相图。分析计算相比，使用体积波动分析和图形理论方法的数值模拟，具有合理的协议。堵塞系统的熵揭示了随机松散包装比随机紧密包装更无序，允许对这两个极限进行明确的解释。计算结果表明，在随机紧密堆积（RCP）的熵消失，而数值模拟表明，在RCP的微观状态，有限的熵仍然存在。负紧性的概念，探讨国家的体积分数低于现有的模拟协议，也探讨了扩大状态方程。我们讨论了可能的扩展到目前的介观方法描述包装从RLP RCP的状态方程的有序分支，以了解堵塞的物质在整个范围内的密度从RLP FCC的熵。
2009-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Marginal Stability Enables Memory Training in Jammed Solids
通过循环剪切进行的记忆编码是在堵塞的固体中存储信息的可靠过程，但其潜在机制及其与无定形结构的联系尚未完全理解。当一个堵塞的球包装反复剪切周期相同的应变幅度，它优化了其机械响应的周期性驱动和存储的内存it.We研究记忆循环剪切训练作为一个功能的基本稳定性的无定形结构的边缘稳定和高度稳定的包装，后者产生的势能最小化使用位置和径向自由度。我们发现，堵塞的固体需要在一定程度上稳定，以存储记忆的循环剪切。特别是，高度稳定的填料存储记忆，只有在克服脆性屈服和循环剪切训练发生在剪切带，一个区域，我们表现出边缘稳定。
2021-09-15 cond-mat.soft
Pressure-dependent shear response of jammed packings of spherical particles
纯排斥性球形颗粒填充物对非热、准静态简单剪切的机械响应在堵塞开始时是高度非线性的。先前的研究表明，在小压力$p$下，整体平均静态剪切模量$\langle G-G_0 \rangle$与$p^α$成比例，其中$α\approx 1$，但高于特征压力$p^{**}$，$\langle G-G_0 \rangle \sim p^β$，其中$β\approx 0.5$。然而，我们发现，剪切模量$G^i$为一个单独的包装通常线性下降与$p$沿几何家庭的接触网络不改变。我们解决了这种差异表明，虽然剪切模量线性下降的几何家庭内，$\langle G \rangle$也取决于从不连续的跳跃在$\langle G \rangle$发生在几何家庭之间的过渡的贡献。对于$p > p^{**}$，几何家族和重排对$\langle G \rangle$的贡献具有相反的符号，并且对于所有系统尺寸保持相当。$\langle G \rangle$可以通过在两个幂律指数$α$和$β$之间平滑过渡的缩放函数来描述。我们还演示了{ \it压缩unjamming}的现象，其中堵塞的包装可以通过各向同性压缩unjamming。
2019-08-26 cond-mat.soft
Two diverging length scales in the structure of jammed packings
在密度高于无热，无摩擦排斥球的干扰过渡，我们发现两个不同的长度尺度，这两个发散的幂律过渡的接近。第一个，$ξ_{Z}$，是与两点关联函数的数量的接触在两个粒子作为一个功能的粒子分离。第二个是$ξ_{f}$，与不同规模的子系统中的联系人数量波动有关。在低于$ξ_{f}$的尺度上，波动被高度抑制，类似于通常与密度波动相关的超均匀性现象。$ξ_{Z}$和$ξ_{f}$的发散指数是不同的，并且在二维和三维中似乎是不同的。
2018-06-11 cond-mat.soft
Long-Range Anomalous Decay of the Correlation in Jammed Packings
我们数值研究的相互作用发生在三维系统的硬球在堵塞，专注于大尺度的行为。鉴于他们发挥的基本作用，在配置堵塞包装，我们分析了传播通过系统的弱力和变化的协调数相对于均衡条件$ΔZ$。我们表明，这些相关性可以成功地探测通过引入一个关联函数加权密度-密度波动。这种分析的结果可以通过引入基于颗粒之间的接触点的系统的表示来进一步改进。特别是，我们发现的证据表明，弱力和$ΔZ$波动支持的假设随机堵塞包装的球形粒子超均匀的表现出异常的长程衰变。此外，我们发现的大尺度结构的密度-密度相关性表现出一个复杂的行为，由于叠加的两个指数阻尼振荡信号传播的线性依赖的频率。
2021-07-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jammed lattice sphere packings
我们产生和研究的均衡堵塞硬球晶格的合奏。这些晶格是通过压缩的周期性系统与自适应单位细胞包含一个单一的领域，直到机械稳定的点。我们提出了详细的数值数据的密度，对相关性，力的分布，和结构因素，这样的晶格。我们发现，这个模型保留了许多经典硬球模型的关键结构特征，并提出它作为一个模型的干扰和玻璃化转变，使探索更高的维度比通常可访问的。
2014-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math.MG
Hyperuniformity of Maximally Random Jammed Packings of Hyperspheres Across Spatial Dimensions
研究通过生成d=3、4、5维高质量严格密堆积MRJ构型，确认真正密堆积与超均匀性的关键联系，提出理想MRJ满足α=d−2且随维度更超均匀。
2023-12-08 cond-mat.soft
Void distributions reveal structural link between jammed packings and protein cores
球状蛋白核心中疏水残基的密集堆积决定了它们的稳定性。最近，我们已经表明，蛋白质核心具有填充分数$ϕ\approx 0.56$，这是相同的密集，随机堆积的氨基酸形状的颗粒。在这篇文章中，我们比较了蛋白质核心和堵塞包装的氨基酸形状的颗粒在更大的深度，通过测量其本地和连接的空隙区域的结构特性。我们发现，在这两个系统中的表面Voronoi细胞体积和局部孔隙率的分布服从相似的统计。我们还测量的概率，可访问的，连接的空隙区域作为一个功能的球形探针粒子的大小渗透，并表明这两个系统具有相同的临界探针大小。通过测量临界指数$τ$，我们发现在氨基酸颗粒和蛋白质核的堆积中的空隙渗流属于同一普适类，这不同于在堵塞的球形堆积中的空隙渗流.我们建议，蛋白质的连接空隙区域是蛋白质的定义特征，并且可以用于区分实验观察到的蛋白质与使用计算蛋白质设计软件生成的诱饵结构。这项工作强调，堵塞包装的氨基酸形状的颗粒可以作为蛋白质核心的结构和机械类似物，因此可能是有用的，在模拟蛋白质核心的响应腔扩大和减少突变。
2018-10-31 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Cavity method for force transmission in jammed disordered packings of hard particles
堵塞无序填料的受力分布一直是颗粒物理学研究的一个中心问题。然而，它的许多特征却知之甚少。特别是，分析关系到其他关键的宏观性质的堵塞的物质，如接触网络和它的协调数，仍然缺乏。在这里，我们开发了一个平均场论这个问题的基础上，作为一个随机图的力传递成为一个约束优化问题的接触网络的考虑。因此，我们可以使用在过去几十年中发展起来的腔方法在自旋玻璃和硬计算机科学问题的统计物理。这种方法使我们能够计算力分布$\text P(f)$随机填充的硬颗粒的任何形状，有或没有摩擦。我们发现了一个新的签名干扰的小力的行为$\text P(f) \sim f^θ$，其指数引起了最近的积极兴趣：我们发现了一个有限的值为$\text P(f=0)$，随着$θ=0$。此外，我们与系数$μ$的摩擦球堵塞填料的平均配位数$\, {\bar z}_{\rm c}^{\rm min}(μ)$的下限的力的分布。通过将朴素的麦克斯韦计数论证扩展到摩擦球，这弥合了两个已知的均衡极限$\, {\bar z}_{\rm c}(μ=0)=2D$（在维度$D$中）和$\, {\bar z}_{\rm c}(μ\to \infty)=D+1$之间的差距。该理论框架描述了不同类型的系统，如任意尺寸的非球形物体，提供了一个共同的平均场的情况下，调查力的传输，接触网络和协调数堵塞无序包装。
2014-06-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Evolution of the force distributions in jammed packings of soft particles
本文用数值方法研究了二维软摩擦颗粒填料在各向同性压缩过程中力分布的演变。无论施加的变形如何，法向接触力分布都可以通过幂律和拉伸指数的乘积拟合，而切向力分布则可以通过高斯拟合。随着应变的增加，在大的力的渐近行为不会改变，但正常和切向分布表现出扩大，即使，当缩放与平均力，其宽度减小。此外，摩擦移动的分布是移动的递减函数，除了完全移动接触的概率增加。填料的过量配位数随着施加的应变而增加，表明填料被压缩得越多，它就变得越稳定。
2014-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress anisotropy in shear-jammed packings of frictionless disks
我们进行计算研究的排斥，无摩擦磁盘的机械稳定（MS）包装的应力各向异性的发展。我们专注于两个协议产生MS填充：1）各向同性压缩和2）施加简单或纯剪切应变$γ$在固定的包装分数$ϕ$。无摩擦圆盘的MS填充在$ϕ$ - $γ$平面中以几何族（即具有正曲率的抛物线段）的形式出现。方案1中的MS填充填充了具有斜率符号$dϕ/dγ>0$和$dϕ/dγ<0$的抛物线段。相比之下，方案2的MS填充仅用$dϕ/dγ<0$填充片段。对于简单剪切和纯剪切，我们推导出了MS填充沿几何族的应力各向异性和粘性$dϕ/dγ$之间的关系。我们表明，MS填料制备使用各向同性压缩，应力各向异性分布是高斯为中心的零与标准偏差，随着系统尺寸的增加而减少。对于剪切堵塞MS填料，应力各向异性分布是依赖于应变的Weibull分布的卷积，其在大系统极限中具有非零平均值和标准差。我们还开发了一个框架来计算应力各向异性分布通过协议2产生的包装的应力各向异性分布通过协议1。这些结果强调，对于排斥摩擦无盘，不同的包装生成协议引起不同的MS包装概率，从而导致MS包装的宏观性质的差异。
2018-06-12 cond-mat.soft
Stress Isotropization in Weakly Jammed Granular Packings
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Gulbenkian Institute of Molecular Medicine（古尔本基安分子医学研究所）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；PSL University, Sorbonne Université（巴黎文理研究大学，索邦大学）
研究显示，弱阻尼颗粒堆叠中塑性事件导致应力等向化，与连续弹性模型一致，可能改变流变转变特性。
2025-12-10 cond-mat.soft
Basic Understanding of Condensed Phases of Matter via Packing Models
包装问题一直是一个来源的魅力千年和他们的研究产生了丰富的文献，跨越众多学科。对硬颗粒堆积模型的研究提供了对物质凝聚相的结构和本体性质的基本见解，包括低温状态（例如，分子和胶体液体、晶体和玻璃）、多相非均匀介质、颗粒介质和生物系统。离散填充在纯数学中有着重要的意义，包括离散几何和数论。这一观点回顾了有关的理论和计算文献的平衡，亚稳态和非平衡硬粒子包装在各种欧几里德空间维度的包装。在堵塞填料的情况下，重点将放在“几何结构”的方法，它提供了一个强大的和统一的手段，定量表征个别填料通过堵塞类别和“秩序”地图。它包括极端堵塞状态，包括密集包装，最大随机堵塞状态，和最低密度堵塞结构。同样的球，球的尺寸分布，和非球形颗粒的填料也进行了调查。我们通过确定未来研究的挑战和开放问题来结束这篇综述。
2018-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterization of Void Space, Large-Scale Structure, and Transport Properties of Maximally Random Jammed Packings of Superballs
颗粒的致密无序堆积是物质、生物系统、粒状介质和胶体系统的低温无定形相的有用模型。非球形颗粒的密堆积的研究使人们能够确定旋转自由度如何影响堆积行为。在这里，我们研究超级球，一个大家庭的变形的领域，定义在三维空间的$|x_1|^{2p}+|x_2|^{2p}+|x_3|^{2p}\leq1$，其中$p>0$是一个变形参数，表示到什么程度的形状偏离一个领域。随着$p$从球点（$p=1$）增加，超级球达到立方对称，当$p<1$。超级球填料的先前表征已经表明，它们具有最大随机堵塞（MRJ）状态，其性质（例如，填充分数$ϕ$）随着$p$偏离1而非解析地变化。在这里，我们使用事件驱动的分子动力学算法产生MRJ超级球包装。我们通过研究它们的结构因子和谱密度的小$Q$行为来表征它们的大尺度结构，这表明这些填充是有效的超均匀的。我们表明，平均宽度$\bar{w}$是一个有用的长度尺度，使距离无量纲，以系统地比较不同形状的超级球。我们还计算了互补的累积孔径分布$F(δ)$，发现孔径随着$|1-p|$的增加而减小。从$F(δ)$，我们估计的流体渗透性，平均存活时间，和主要的扩散松弛时间的填料。此外，我们计算了扩散的可展性，发现长时间的幂律标度表明这些填充是超均匀的。我们的研究结果可以用来帮助通知颗粒材料的设计与目标密度和运输性能。
2022-05-06 cond-mat.soft
Protocol dependence of the jamming transition
我们提出了一个理论框架，用于预测通过纯粹排斥接触力相互作用的无摩擦球形粒子的堵塞转变的协议依赖性。我们研究了通过两个协议：各向同性压缩和简单剪切等静压堵塞盘填料。我们表明，无摩擦系统，所有堵塞的包装可以通过任何协议。然而，获得特定堵塞包装的概率取决于包装生成协议。我们预测的平均剪切应变诱导堵塞在最初未堵塞填料从测量的概率堵塞在包装分数$ϕ$从各向同性压缩。我们比较我们的预测干扰的数值模拟结果，并找到定量协议。我们还表明，包装分数的范围内，应变引起的干扰发生，趋于零的大系统限制无摩擦填料过阻尼动态。
2016-01-15 cond-mat.soft
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
Hypostatic jammed packings of frictionless nonspherical particles
我们进行计算研究的静态包装的各种非球形颗粒，包括circulo-lines，circulo-polymers，椭圆，不对称二聚体，哑铃，以确定哪些形状形成实体与均衡包装，并了解为什么实体包装的非球形颗粒可以是机械稳定的，尽管有更少的接触比从天真的约束计数预测。为了产生高度精确的力和扭矩平衡包装的circulo线和多边形，我们开发了一个粒子间的潜力，使连续的力和扭矩作为粒子坐标的函数。我们发现，包装分数和协调数在干扰发病服从一个主样的形式，我们研究的所有非球形颗粒包装时，绘制与颗粒的非球面度${\cal A}$，这是成比例的平方周长的比例，该颗粒的面积。此外，不同颗粒形状的填充的动力学矩阵的特征值谱崩溃时，绘制在相同的${\cal A}$。对于非球形粒子的实体包装，我们验证了“四次”模式的数量，沿着该模式的势能增加作为扰动振幅的四次方匹配的数量的失踪接触相对于均衡值。此外，我们计算的不等式约束的圆形线包装中的每个接触的主曲率，并确定特定类型的接触具有凸曲率的不等式约束。这些接触可以限制多个自由度，并允许非球形颗粒的实体包装机械稳定。
2017-11-26 cond-mat.soft
Common Packing Patterns for Jammed Particles of Different Power Size Distributions
The University of Tokyo（东京大学）
研究揭示了不同幂级尺寸分布紧密粒子在二维随机堆积中存在共同接触数分布及更高阻塞点，提出基于特征长度模糊性的新型分类方案。
2022-10-20 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
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
Low-frequency vibrations of jammed packings in large spatial dimensions
非晶态填充物制备在附近的干扰过渡发挥核心作用，在理论研究的振动光谱的玻璃。两种平均场论预言，振动态密度$g(ω)$服从一个特征幂律，即$g(ω)\simω^2$，在低频区称为非德拜标度。然而，数值研究报告称，由于有限维效应，这种标度在低频下会分解。在这项研究中，我们准备了无定形包装的$128000$颗粒的空间尺寸从$d=3$到$d=9$的非德拜标度的有效性范围。我们的数值计算结果表明，非德拜标度服从下降到一个频率，逐渐减少的$d$增加，并可能为大$d$消失，与平均场预测。我们还表明，预应力是一个有效的控制参数，定量比较包装在不同的空间尺寸。
2019-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Jamming of packings of frictionless particles with and without shear
通过最小化无摩擦颗粒填充的焓，我们得到堵塞的固体在所需的压力，因此调查堵塞过渡剪切和不剪切。在这两种情况下，典型的缩放关系的干扰过渡恢复。与没有剪切的系统相比，剪切驱动的堵塞转变发生在较高的填充分数下，堵塞的固体更坚硬，具有各向异性力网络。此外，通过引入宏观摩擦系数，我们提出了一个解释之间的剪切和非剪切系统在固定压力下的包装分数差距。
2018-04-22 cond-mat.soft
Hyperuniformity scaling of maximally random jammed packings of two-dimensional binary disks
本研究通过生成严格堵塞的二元圆盘堆积，发现尺寸比1.2至2.0产生最大随机堆积态，超均匀性标度指数在β=1.4时最大，为无序超均匀薄膜材料设计提供指导。
2024-12-14 cond-mat.soft
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
