Absence of hyperuniformity in amorphous hard-sphere packings of nonvanishing complexity
我们将数密度为$ρ$的堵塞硬球系统中的结构因子$S(\mathbf{k} \to \mathbf{0})$与它的每粒子复杂度$Σ(ρ)$通过公式$S(\mathbf{k} \to \mathbf{0})=-1/ [ρ^2Σ''(ρ)+2ρΣ'(ρ)]$联系起来。我们已经验证了这个公式的情况下，堵塞的磁盘在一个狭窄的通道，这是可能的，找到$Σ(ρ)$和$S(\mathbf{k})$分析。因此，如果复杂度非零，则不会发生超均匀性（即$S(\mathbf{k} \to \mathbf{0})$的消失）。给出了一个例子的硬盘在一个狭窄的通道，这是超均匀的动态规则，产生一个非广泛的复杂性时，堵塞的状态。
2018-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Marginal stability in jammed packings: quasicontacts and weak contacts
最大随机干扰（MRJ）球包装是一个典型的例子，一个系统自然平衡在欠约束和过约束之间的边缘。这种边缘稳定性传统上被理解为均衡性，机械接触的数量和自由度的数量相等。准接触，即将接触的成对球体，与静态稳定性无关，但当考虑动态稳定性时，它们起作用，接触力的分布也是如此。我们表明，边际动力稳定性的影响，表现在准接触和弱接触的分布，是相应的和非平凡的。我们首先研究这些想法的背景下MRJ包装的d维领域，在那里我们表明，丰富的准接触增长速度比接触。我们重新审视了Jin等人（Phys. Rev. E 82，051126，2010）的计算，其中准接触最初被忽略，我们探讨了它们包含在计算中的影响。这种分析产生了估计的堆积密度在高维的渐近行为。我们认为，这一估计应被重新解释为一个下限。后一部分的文件是专门的布拉维晶格填料，拥有最少的接触，以保持机械稳定性。我们表明，准接触发挥更重要的作用，在这些包装。我们还表明，拥挤的晶格是一个有用的设置研究爱德华兹合奏，每个机械稳定的配置平等的重量，不占动态。该分析未能预测近零接触力$P(f)\sim f^θ$的幂律分布。
2014-08-22 cond-mat.dis-nn 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
Rigidity Loss in Disordered Systems: Three Scenarios
我们揭示了三种类型的无序网络材料的刚性过渡的显着质的差异：随机稀释的弹簧网络，堵塞的球体填料，和应力缓解网络，使用的协议，避免出现软盘区域稀释。堵塞和应力释放网络的边缘状态是全局均衡的，而边缘随机稀释网络既有过约束区域，也有欠约束区域。当在这些均衡系统中添加或移除单个键时，堵塞的网络变得全局过约束或松弛，而对应力消除的网络的影响则更加局部和有限。这些差异也反映在线性弹性性质，并指出全球自组织的高度有效和不寻常的作用，在堵塞的球体包装。
2015-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Linear Programming Algorithm to Test for Jamming in Hard-Sphere Packings
硬颗粒填料的堵塞问题是近年来人们十分感兴趣的问题。在Torquato和Stillinger的论文[J. Phys. Chem. B，105（2001）]中，提出了将堵塞填料分类为局部堵塞构型、集体堵塞构型和严格堵塞构型的分级分类方案。他们建议，这些干扰类别可以使用数值算法进行测试，该算法分析了施加位移下的填料的等效接触网络，但将此类算法的设计作为未来的任务。在这项工作中，我们提出了一个严格和有效的算法来评估是否硬球包装堵塞根据上述类别。该算法是基于线性规划，适用于规则以及随机填充的硬壁和周期性边界条件的有限大小。如果包装没有被卡住，该算法产生代表性的多粒子的unjamming运动。我们已经实现了这个算法，并将其应用到有序格以及随机填充的磁盘和球在周期性的边界条件。文中给出了一些有代表性的有序和无序堆积的计算结果，并展望了其应用前景。一个重要而有趣的结果是，我们测试的随机填充在三维中是严格堵塞的，而不是在二维中。在作者的网页上提供了许多交互式可视化模型。
2002-08-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Mean-field density of states of a small-world model and a jammed soft spheres model
考虑一类$d$维随机块矩阵模型$d \ge 1$，其动机是研究软球在均衡点附近的振动态密度。平均度为$Z = z_0 + ζ$的接触网络由随机$z_0$ -正则图（只有$d=1$中的圆图具有$z_0=2$）表示，其上叠加了具有小平均度$ζ$的Erdös-Renyi图。在$d=1$的情况下，对于$ζ$小，具有参数$Z$的移位的Kesten-McKay DOS是DOS的平均场解。在$z_0=2$模型（$k=1$ Newman-Watts小世界模型）和$z_0=3$模型中的数值模拟使我们猜想，对于$ζ\to 0$，DOS的累积函数在$[0, ω_0]$区间内一致收敛于移位的Kesten-McKay DOS的累积函数，其中$[0, ω_0]$具有$ω_0 < \sqrt{z_0-1} + 1$。对于$2 \le d \le 4$，我们引入了一个截断参数$K_d \le 0.5$来模拟球体排斥。$K_d=0$情形是随机弹性网络情形，DOS接近于参数为$t=\frac{Z}{d}$的Marchenko-Pastur DOS。对于大$K_d$，对于小$ω$，DOS接近于具有参数$t=\frac{Z}{d}$的移动的Kesten-McKay DOS;在均衡情况下，DOS在$ω=0$附近具有预期的平台。在$d=3$与$K_3$大的玻色子峰值频率接近的$Z=7$和$8$的分子动力学模拟中发现的。
2020-01-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Structure characterization of hard sphere packings in amorphous and crystalline states
硬球系统中的通道尺寸分布，基于四个粒子位置的局部邻域相关性，研究了所有体积分数的干扰。对于每个粒子，相邻粒子的所有三个粒子组合定义通道，这与锁定概念相关。的通道尺寸分布的分析被证明是非常有用的，在区分气体，液体，部分和完全结晶，和玻璃状（随机）堵塞状态。一个共同的微观结构特征的四个共面粒子中观察到的结晶和玻璃堵塞状态，这表明存在“隐藏”的二维秩序在三维随机紧密堆积。
2014-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Critical viscoelastic response in jammed solids
我们确定的线性粘弹性响应堵塞包装的无热排斥粘性球，模型的乳液，湿泡沫，和软胶体悬浮液。我们数值测量的复杂的剪切模量，响应的基本特征，并表明，低频响应显示动态临界缩放附近的无干扰。粘弹性剪切响应由填料的松弛本征模态控制。我们使用标度参数来解释本征率的分布，这在unjamming时会产生发散。然后，我们推导出的临界指数表征响应，包括消失的剪切模量，发散粘度，和临界剪切稀化制度。最后，我们表明，宏观流变学是敏感的局部粘性力法的细节。通过改变法向和切向阻尼系数的比率，我们确定和解释了滑动运动的强阻尼和弱阻尼系统之间的定性差异。当滑动是弱阻尼时，没有发散的时间尺度，没有发散的粘度，也没有临界剪切稀化制度。
2012-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Beyond linear elasticity: Jammed solids at finite shear strain and rate
软固体的剪切响应可以用线弹性来模拟，只要力是缓慢和微弱的。当材料失去刚性时，这两种近似都必须打破，例如在泡沫和乳液中的（非）堵塞点-这表明在堵塞附近的线性弹性响应的窗口非常窄。然而，这种崩溃究竟何时以及如何发生仍不清楚。为了回答这些问题，我们进行了计算机模拟的应力松弛和剪切启动实验在无热软球填料，规范模型干扰。通过系统地改变应变幅度，应变率，距离堵塞，和系统的大小，我们确定的特征应变和时间尺度，量化如何以及何时关闭的线性弹性窗口，并将这些尺度的微观接触网络的变化。我们的研究结果表明，堵塞的固体的机械响应一般是非线性和速率依赖于实验可访问的应变和时间尺度。
2016-01-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical assessment of the equilibrium melting-based, energy distribution theory of supercooled liquids and application to jammed systems
尽管进行了数十年的深入研究，但过冷液体在接近玻璃化转变时的非凡动力学机制仍然存在，充其量是被错误描述，最坏的情况是被误解。长期以来的努力是理解粘度随过冷的显著增加。最近，一个新的理论过冷液体已被提出，从第一原理开始，使用基本的统计力学参数，推导出一种形式的粘度，其中只包含一个单一的拟合参数在其最简单的形式。在这一点上，我们证明，这种完全相同的形式可能来自不同的起点，然后严格审查其性能。在这个过程中，我们发现，提出的功能形式适合的粘度数据的一个不同的组45液体非常好，在很宽的温度范围内，并揭示了一些有趣的相关性的单个参数与各种热力学量，最终允许从高温数据的预测低温粘度。此外，我们发现，类似的物理推理，可以用来推导出一个类似的，单参数的硬球/堵塞液体的粘度的形式。我们证明，这种形式准确地再现硬球的粘度，这表明在亚稳动力学的潜在的普遍性。
2017-01-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Vibrational density of states of jammed packing: mean-field theory
几种平均场论预言，在大空间维数$d\to\infty$的限制下，可以用随机矩阵写出非晶态固体的海森矩阵。受这些结果的启发，我们在这里提出了一种方法来映射的非晶态固体的海森到一个随机矩阵。这是可能的，通过确定随机矩阵的系数，使得随机矩阵的迹与原始系统的Hessian重合。我们比较我们的结果与以前的数值模拟的谐波球在几个空间维度$d=3$，$5$，和$9$。对于小的压力$p\ll 1$（近堵塞），我们发现一个很好的协议，即使在$d=3$，并获得更好的协议，在较大的$d$，这表明近似确实成为精确的限制大的空间尺寸。
2022-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
The Basins of Attraction of Soft Sphere Packings Are Not Fractal
New York University（纽约大学）
聚焦于软球堆积模型，指出常用数值方法局限性，采用CVODE求解器，证明计算研究中常用优化器破坏真实几何结构，表明软球堆积吸引盆是具有明确长度尺度的光滑结构。
2026-07-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Distribution of volumes and coordination number in jammed matter: mesoscopic ensemble
我们使用Nature 453，606（2008）中开发的介观系综研究了与单分散硬球的堵塞包装中的每个颗粒相关的体积和配位数的分布。理论预测了随机密堆积和随机松堆积的取向体积的指数分布。与计算机生成的填料的比较揭示了偏离理论预测的体积分布，这可以更好地模拟由压缩指数函数。另一方面，平均体积很好地再现了理论导致RCP和RLP的极限密度的良好预测。我们讨论了一个更精确的理论，以捕捉在其整个范围内的体积分布。现有的数据表明，一个合理的顺序/无序过渡定义随机紧密包装。最后，我们考虑一个扩展的合奏计算的协调数分布，这是一个指数和逆指数的形式，协调大于和小于平均值，分别与模拟数据的合理协议。
2010-11-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Stress Response of Jammed Solids: Prestress and Screening
本研究扩展了无序系统的“仅应力”规范理论表述，引入尺度依赖屏蔽以同时捕获介电和Debye型行为，发现软球堆积中特征长度由颗粒尺寸决定，并证明无摩擦阻塞转变附近无Debye型屏蔽，且无序平均下类介电响应持续存在。
2025-09-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Estimating random close packing in polydisperse and bidisperse hard spheres via an equilibrium model of crowding
我们发现，拥挤的流体和硬球卡住的阶段之间的类比捕获的密度依赖性的接吻数为一个家庭的数值生成的卡住的状态。我们将这种类比扩展到$d=3$维度中硬球混合物的堵塞，从而获得随机紧密堆积（RCP）体积分数，$ϕ_{\textrm{RCP}}$，作为大小多分散性的函数的估计。我们首先考虑具有离散分布的颗粒尺寸的混合物。对于二元系统，我们的预测和模拟之间的协议，使用我们自己的和以前的作品中报道的结果，以及最近的实验从文献中的协议。然后，我们将我们的方法与连续的多分散性系统，使用三种不同的粒度分布，即对数正态分布，伽玛，截断幂律分布。在所有情况下，我们观察到我们的理论研究结果和数值计算结果之间的协议相当大的多分散性的所有粒度分布，作为参考时，我们自己的模拟和结果从文献中。特别是，我们发现$ϕ_{\textrm{RCP}}$随着分布的相对标准偏差$s_σ$单调增加，并在始终低于1的值处饱和。微扰展开产生$ϕ_{\textrm{RCP}}$的封闭形式的表达式，其定量地捕获$s_σ < 0.5$的分布独立的制度。在该制度之外，我们表明，协议的逐渐损失与大小分布的偏度的增长有关。
2023-01-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanche dynamics in sheared athermal particle packings occurs via localized bursts predicted by unstable linear response
在施加的剪切应变下，颗粒状和无定形材料通过颗粒重排而变形，颗粒重排可以是小的并且局部化或组织成跨越系统的雪崩。虽然准静态剪切下的雪崩的统计特性得到了很好的研究，雪崩过程中的动态没有。在剪切软球的数值模拟中，我们发现，雪崩可以分解成突发的本地化变形，我们确定使用持久的同源性方法的扩展。我们还研究了雪崩过程中不稳定系统的线性响应，表明在这种事件中，本征值动力学是非常复杂的，最不稳定的本征向量是一个很差的预测雪崩动力学。相反，我们修改现有的工具，确定本地化的激发在稳定的系统，并将它们应用到这些不稳定的系统与非正定海森，量化雪崩过程中的这种激发的演变。我们发现，在雪崩的局部化变形的爆发几乎总是发生在本地化的激发确定使用的线性光谱。这些新工具将提供一个改进的框架，用于验证和扩展中尺度弹塑性模型，这些模型通常用于解释玻璃和颗粒物质中的雪崩统计。
2022-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Non-hyperuniform metastable states around a disordered hyperuniform state of densely packed spheres: stochastic density functional theory at strong coupling
无序和超均匀的结构密集的球体附近和在干扰的特点是消失的长波长的密度波动，或等效的直接关联函数（DCF）的长程幂律衰减。我们专注于以前的模拟结果，表现出退化的超均匀性在拥挤的结构，同时保持了一定的长度尺度的DCF的长程性质。在这里，我们证明了场理论制定的随机密度泛函理论是相关的探索退化机制。发展了随机密度泛函理论的强耦合展开方法，得到了考虑间歇涨落的密堆积亚稳化学势。亚稳化学势产生亚稳DCF的解析形式，其在球内具有短程截止，同时保留长程幂律行为。它被证实，亚稳态DCF提供了结构因子的零波矢限制与以前的退化超均匀性的模拟结果定量一致。我们也可以预测出现软模本地化的粒子尺度插入到线性化的迪恩-川崎方程，一个随机密度泛函方程的亚稳态DCF。
2021-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
