High speed imaging of traveling waves in a granular material during silo discharge
我们报告实验观察声波在颗粒状材料在共振筒仓放电称为筒仓音乐。采用高速成像技术跟踪粮食运动，采用加速度计和声学方法检测筒仓共振。颗粒在相邻的垂直位置不同相振荡，但信息在该系统中以声波的形式向上传播。我们发现，波的速度是不恒定的整个筒仓，但大大增加了对系统的下端，这表明在这个区域，在那里的流动变化从圆柱形收敛流的压力增加。在筒仓的上部，波速与相同材料静置（无流动）时测得的声速相匹配。谷物振动仅在筒仓上部表现出粘滑特性。
2011-02-03 cond-mat.soft
Modeling silo clogging with nonlocal granular rheology
由于颗粒的有限尺寸，筒仓中的颗粒流动表现出多种非局部流变现象。我们解决了准二维筒仓几何形状的非局部颗粒流动性（NGF）连续模型，并评估其预测这些非局部效应的能力，包括流动扩散，重要的是，堵塞（逮捕）时，开口足够小。该模型进行了扩充，包括一个自由分离的标准，并实施了数值与arXiv：1411.5447中所述的跨相颗粒流求解器的扩展，以产生全场的解决方案。实施验证对模型的分析结果，在倾斜的斜槽几何形状，如解决方案的$H_{\mathrm{stop}}$曲线的大小相关的流量逮捕，和速度剖面作为层高度的函数。然后，我们在筒仓几何形状中实现该模型，并改变表观粒度。该模型预测的干扰标准时，开口竞争的平均粒度，这与以前的实验研究，标志着我们所知的第一次，筒仓堵塞已实现与连续模型的规模。对于较大的开口，筒仓内的流动获得扩散特性，其扩散取决于模型的非局部振幅和平均晶粒尺寸。控制网格效应的数值试验和粗与精细的数值模拟的比较研究表明，协议的压力场，拱的形状在堵塞的筒仓配置，和速度场的流动配置。
2021-07-08 cond-mat.soft
Average outpouring velocity and flow rate of grains discharged from a tilted quasi-2D silo
本研究通过准二维料仓实验，测量不同倾斜角度下颗粒的质量流量、出口速度和堆积分数，提出考虑孔口角度及邻近静止区角度的模型，以描述倾斜对颗粒排出流量的影响。
2023-01-20 cond-mat.soft
Discharge of elongated grains in silos under rotational shear
对旋转底筒仓中细长颗粒的卸料进行了数值研究。与固定底部相比，轻微横向剪切的引入使流速$Q$降低高达70%，但通过进一步增加外部剪切，流速显示出适度增加。关注流速$Q$对孔口直径$D$的依赖性，球体和杆显示出两种不同的趋势。对于棒，在小孔径限制下，$Q$似乎遵循指数趋势，偏离经典的幂律依赖性。这些宏观观察结果与我们早期的实验结果非常一致[Phys. Rev. E $\textbf{103}$，062905（2021）]。借助粗粒化方法，我们得到了宏观密度、速度、动压和取向场的空间分布。这使我们能够检测到由外部剪切引起的从漏斗到质量流模式的转变。此外，平均这些领域中的区域的孔揭示了强烈的初始减少$Q$主要是由于在流速的变化，而弱增加的趋势，在较高的旋转速率是有关增加填充分数。在孔口处的晶粒取向的类似分析表明，流速大小与竖直取向和孔口处的填充分数与晶粒的顺序相关。最后，在筒仓的中心的平均加速度的垂直分布表示，该区域的加速度是不可忽略的收缩显着由于强烈的扰动引起的移动壁。
2022-10-25 cond-mat.soft
Flow rate from a vertical silo with a tilted orifice
本研究通过实验证明，旋转竖直料仓的孔口而非倾斜整个料仓即可调节颗粒流量，并揭示了孔口旁停滞区动力学与几何形状对流量控制的关键作用。
2025-02-04 cond-mat.soft
Obstacle-shape effect in a two-dimensional granular silo flow field
对有障碍物影响下的二维重力驱动颗粒泄流进行了简单的实验和数值模拟。根据先前的工作（Zurin { \it et al.，I，物理学\，修订版\，Lett.}，{ \bf 107}：278001，2011），可以通过在适当位置放置圆形障碍物来抑制颗粒排出流的堵塞。为了研究颗粒流中障碍物效应的细节，本文采用颗粒动力学方法。通过实验和数值计算发现，障碍物对出口附近的水平速度分布和填充率有显著的影响。除圆形障碍物外，我们还利用三角形、倒三角形及水平杆形障碍物来讨论颗粒排放流中的障碍物形状效应。通过对颗粒速度分布、颗粒温度、颗粒体积分数等动力学参数的研究，发现三角形障碍物或水平杆可以有效地防止颗粒堵塞。从所得到的结果，我们认为，绕过障碍物周围的颗粒和由此产生的低包装分数在出口区域有效地防止堵塞在一定类别的颗粒排放流。
2017-06-15 cond-mat.soft
Structural Order Drives Diffusion in a Granular Packing
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Université de Liège（列日大学）
研究结构有序性如何影响二维储料仓中双组分颗粒材料的流动，发现晶化显著增强扩散长度，揭示了局部结构组织与宏观流动行为的关系。
2025-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of vibrations in the jamming and unjamming of grains discharging from a silo
本文介绍了在垂直振动作用下，平底筒仓卸料时无粘性颗粒堵塞的实验结果。当出口孔仅为几个颗粒直径宽时，由于阻塞拱的形成，流动可以被阻止。因此，需要外部激励来恢复流动。在这种情况下，使用连续的轻微振动是缓解流动的常用技术。即使堵塞不那么频繁，它仍然是振动筒仓中的一个问题。原则上，有两种可能的机制，通过振动可以促进流动：（i）减少阻塞拱形成的可能性，以及（ii）一旦阻塞拱形成，阻塞拱就会破裂。通过测量雪崩内部没有颗粒流过出口的时间间隔，我们能够估计振动破坏阻塞拱的概率。这一结果与双变量概率模型的预测一致，在该模型中，振动和非振动筒仓中形成阻塞拱的可能性相等。这表明，上述第二种机制是改善轻微振动筒仓流动性的主要原因。
2009-07-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Silo collapse under granular discharge
我们调查，在实验室规模，半径$R$和厚度$t$的圆柱壳的颗粒放电引起的崩溃。我们测量的临界填充高度的结构失败后放电。我们观察到，筒仓维持填充高度显着高于通过耦合标准壳屈曲和颗粒应力分布理论获得的估计。两种效应有助于稳定结构：（i）低于临界填充高度，由于颗粒壁摩擦的动态稳定防止了局部壳屈曲模式不可逆地增长;（ii）高于临界填充高度，在整个颗粒柱的向下滑动运动开始之前发生坍塌，使得只有部分摩擦动员起作用。然而，我们还注意到，临界填充高度随着晶粒尺寸$d$的增加而减小。粒度贡献的重要性由比率$d/\sqrt{R t}$控制。我们合理化这些拮抗剂的影响与一种新的流体/结构理论都占颗粒摩擦的实际状态在壁和固有的壳缺陷介导的颗粒。该理论产生新的缩放预测与实验结果进行了比较。
2014-12-05 cond-mat.soft
The simultaneous discharge of liquid and grains from a silo
水通过容器底部孔口的流速取决于流体静压力，而对于干燥的颗粒材料，流体静压力几乎是恒定的。但是，当谷物和液体同时从筒仓中排出时会发生什么呢？通过测量作为时间函数的流速，我们发现：（i）出现不同的状态，从由有效流体粘度控制的恒定流速到取决于孔径和颗粒尺寸的流体静力学状排放，（ii）混合材料总是比干燥颗粒排放得快但比液体排放得慢，（iii）对于混合物，液体水平比颗粒水平下降得更快，但它们总是彼此成线性比例，以及（iv）在从两相到单相排放的过渡期间发生流速的突然增长。这些结果与颗粒床上方静水压力的降低和水动力阻力之间的竞争有关。提出了一个结合Kozeny-Carman方程、Bernoulli方程和质量守恒方程的模型，数值计算结果与实验结果吻合较好。
2018-01-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Packing grains by thermally cycling
材料处理中最古老和最有趣的问题之一是固体颗粒如何聚集在一起。虽然颗粒堆积通常由如何倾倒或摇动谷物来决定，但我们发现，简单地升高和降低温度，而不需要输入机械能。结果表明，热处理提供了一个很大程度上未探索的机制，颗粒动力学，以及一个重要的实际考虑在处理和储存的粒状材料。
2006-08-04 cond-mat.soft
Discharge of elongated grains from silo with rotating bottom
我们研究流动的细长颗粒（木钉的长度$L$ =20毫米，直径$d_c$ =6和8毫米的圆形横截面）从筒仓旋转底部和直径$D$的圆形孔。在小孔范围（$D/d<5$）内，堵塞物大多被旋转底座打破，并且流动是间歇性的，伴有雪崩和暂时堵塞。这里$d\equiv(\frac{3}{2}d_c^2L)^{1/3}$是有效粒径。与球形颗粒不同，对于杆，在间歇状态下，在较低的孔口尺寸下，流速$W$明显偏离幂律依赖性$W\propto (D-kd)^{2.5}$，其中仅在临时堵塞之间测量$W$。相反，在低于约$D/d<3$时，检测到指数依赖性$W\propto e^{κD}$。这里，$k$和$κ$是单位阶常数。更重要的是，旋转筒仓底部会导致流量大幅下降（超过50%），而流量在连续流状态下并不显著依赖于$ω$值。在间歇性方案中，$W(ω)$似乎遵循非单调趋势，尽管存在相当大的噪声。一个简单的图片，在从漏斗流到质量流的切换和对齐的钉由于旋转方面，提出了解释所观察到的球形和细长晶粒之间的差异。我们还观察到剪切诱导的取向排序的钉在底部，使他们的长轴平均取向在一个小的角度$\langleθ\rangle \approx 15^\circ$的底部的运动。
2021-06-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Granular flow from silos with rotating orifice
对于通过筒仓底部圆形出口下落的颗粒物料，当出口直径D小于颗粒特征尺寸的5倍时，不能维持连续流动。如果筒仓的底部相对于筒仓壁水平旋转，即使在小D下也可以维持有限的流量。我们调查的效果底部旋转的流量的圆柱形筒仓填充单分散塑料珠的d = 6 mm直径。我们发现，流量W遵循Beverloo定律，直到D = 1.2d，并且在小出口区域，W随转速ω增加而增加。如果出口与筒仓轴线的偏心距离为R，则W随出口扫过的面积的速率而增加。另一方面，当出口直径较大时，在小ω时W随转速减小，但在大ω时随ω增大。W对转速的这种非单调行为可以解释为由于筒仓底部的剪切而导致的从漏斗流到质量流的渐变
2019-02-01 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
The effects of packing structure on the effective thermal conductivity of granular media: A grain scale investigation
结构特征被认为是决定颗粒介质有效性质的主导因素，特别是在输运现象的范围内。为了改进热管理，颗粒介质中的热传输需要改进的基本理解。在这项研究中，在宏观和颗粒尺度上的颗粒介质中的传热的填充结构的影响进行了评估。在颗粒尺度上，采用气固耦合传热模型，采用离散元方法模拟了这种传热现象。数值框架进行了验证，通过使用平面源技术获得的实验数据，并发现气相的Smoluschowski效应被捕获通过这种扩展。通过考虑填充的球形SiO2颗粒与间隙氦相，振动诱导有序的粒状介质中进行了研究，使用这里开发的模拟方法，调查如何无序到有序的过渡填充结构增强有效的热导率。晶粒尺度的热输运被证明是由个别晶粒的局部邻域配置的影响。有序堆积结构的形成增强了全局和局部的热传输。该研究为颗粒介质输运现象的解释提供了一种结构方法，可应用于颗粒介质的性质修正。
2018-09-05 cond-mat.soft
A Discrete Packing Model of Granular Material Confined in A Vertical Column
分析了颗粒间力的传递规律，提出了一种离散堆积模型来计算竖直圆柱体中颗粒底部的静压。力学分析和数值模拟结果表明，筒仓效应是由边界颗粒与内壁的摩擦接触引起的，筒仓底部的静压最初取决于外载荷，然后以指数形式趋于饱和压力Pn。在颗粒物质和堆积方式相同的情况下，饱和压力（Pn）与容器半径（R）呈线性正相关。饱和压力（Pn）与颗粒粒径（ra）成正比，其增减特性取决于颗粒内壁摩擦特性、颗粒间摩擦力和颗粒堆积角。最后，上述模型的预测与文献中的实验结果进行了比较，取得了良好的一致性。
2017-12-06 cond-mat.soft
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
Grain Scale Modeling of Arbitrary Fluid Saturation in Random Packings
我们提出了一个模型，用于增加液体饱和度的颗粒填料，它可以占液体再分配的饱和度超出了研究良好的毛细桥制度。该模型能够解析并结合毛细桥、毛细孔和完全饱和的孔隙，以形成任何形状的局部液体团簇。由于局部拉普拉斯压力梯度，它们可以通过颗粒表面的液膜进行体积交换。局部不稳定性，如海恩斯跳跃触发的不连续发展的液体前。该模型的适用性证明和基准实验的水平上的个别液体结构，以及在较大的系统相比。
2015-03-25 cond-mat.soft
Velocity profile of granular flows inside silos and hoppers
我们测量了准二维筒仓内的颗粒物料的流量，因为它的排水和比较数据与一些现有的模型。筒仓内的颗粒在空间和时间上都以前所未有的分辨率进行成像和跟踪，以获得它们的速度和扩散特性。通过改变孔口宽度和料斗角度获得的数据使我们能够彻底测试这些几何形状内的重力驱动流模型。我们所测得的所有速度剖面都是光滑的，没有临界状态土壤力学预测的冲击状不连续性（“破裂区”）。另一方面，我们发现，简单的运动学模型准确地捕捉附近的孔的平均速度的轮廓，虽然它不能描述的快速过渡到塞流远离孔口。模型中唯一的自由参数--扩散长度$b$并不像通常假设的那样是常数，而是随着喷孔上方的高度和漏斗的角度而增加。我们讨论改进的模型，以说明的差异。从我们的数据中，我们还直接测量颗粒的扩散，并发现它显着低于预测的空隙模型，它提供了经典的微观推导的运动学模型在填料中的扩散空隙。然而，实验数据是一致的，最近提出的斑点模型，基于一个简单的合作扩散机制。最后，我们讨论了流量作为一个函数的孔口宽度和料斗角度。我们发现，流量与孔口尺寸的1.5次方成比例，与量纲分析一致。有趣的是，当漏斗角度增加时，流速增加。
2005-01-24 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
The effect of obstacles near a silo outlet on the discharge of soft spheres
筒仓排放中的柔软光滑颗粒显示出特殊的特性，例如，包括非永久性堵塞和间歇流动。本文描述了在准二维筒仓中对软、低摩擦水凝胶球的研究。我们通过在筒仓出口前放置障碍物，使这些球体在排放过程中更具竞争性。高速光学成像用于捕获放电过程。通过使用MASK R-CNN算法的机器学习软件识别和跟踪视场中的所有粒子。利用粒子跟踪测速仪（PTV），分析了在本研究中的速度场、出口时间场、填充率场和动应力场。而在行人动力学中，在狭窄的大门前放置障碍物可以减少出口附近的压力，并使出口更有效，对于我们的软颗粒，效果相反。在孔口上方放置障碍物总是会导致流速降低，在某些情况下甚至会增加堵塞概率。
2022-08-25 cond-mat.soft nlin.AO physics.data-an
Connection between the mass flow rate and the base and bulk normal stresses in silo discharge
采用软颗粒离散元模拟方法，研究了二维筒仓中多分散颗粒连续卸料的过程。我们发现，质量流率表现出类似的变化与垂直正应力在基地和过渡点的散装，这意味着基地正应力可以被认为是其散装对应的代表。基底正应力和过渡点正应力随填土高度的变化符合Janssen模型，前者大于后者。过渡点（$y_t$）被定义为孔口影响区（ROOI）的垂直范围，其位于邻近孔口的正上方。过渡点主要发生在同一位置，而与填充高度无关。然而，当改变孔口尺寸时，它发生变化，表明它的发生是局部现象。最后，转换点和出口处的垂直速度的缩放显示，与孔口尺寸$D$相比，$y_t$是更相关的长度尺度。这种缩放提供了一个新的洞察筒仓排放的动态的情况下，流量变化，但正常的应力保持很大程度上不变的孔口尺寸的变化。
2017-12-05 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
Dense bubble flow in a silo: an unusual flow of a dispersed medium
本文对二维贮仓中气泡的稠密流动进行了实验研究。一个粒子跟踪技术已被用来带出的流动的主要属性：气泡的位移，横向和轴向速度。气泡的行为被观察到呈现出与颗粒流中的不可变形固体颗粒的相似性。然而，气泡速度和它们的变形之间的相关性已被证明。此外，一个新的排放法律（Beverloo的）必须考虑这样一个系统，其中观察到的流量变化为D^{1/2}，并取决于颗粒的变形能力。
2006-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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 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
Flow in an hourglass: particle friction and stiffness matter
本文对筒仓外颗粒流进行了实验研究和数值模拟。监测排放速率的时间演变以及容器底部的法向力（表观重量）。我们表明，颗粒刚度有很强的影响筒仓排放的定性特征。对于可变形颗粒的杨氏模量约为$Y_m\approx 40$千帕在筒仓的基础压力的顺序为4千帕降低摩擦系数导致一个逐渐变化的排放曲线：流量成为填充高度的依赖，它减少在放电过程中。对于杨氏模量约为$Y_m\approx 500$ MPa的硬颗粒，流速对摩擦系数值的敏感性要小得多。使用DEM数据结合粗粒化方法，使我们能够计算所有相关的宏观领域，即线性动量，密度和应力张量。在低摩擦极限下观察到的排放差异与压力场的强烈差异有关：而对于硬颗粒，Janssen筛选是有效的，导致筒仓壁附近的高垂直应力和孔口区域上方的小压力，对于可变形颗粒，孔口上方的压力较大，并在排放过程中逐渐减小。我们已经分析了在该区域的孔口（附近的位置的出口）的软颗粒的情况下，具有低摩擦系数的动量平衡，并提出了一个唯象的配方，预测的线性下降的流速随着填充高度的降低。
2021-04-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elongated particles discharged with a conveyor belt in a two-dimensional silo
通过实验研究二维料仓中传送带排出椭圆形颗粒的过程，揭示带速降低导致间歇流、速度波动增强及出口颗粒取向有序性下降。
2023-11-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
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
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
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
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
Experimental and numerical determination of mechanical properties of polygonal wood particles and their flow analysis in silos
针对文献中的不足，多边形木材颗粒的力学性能被确定用于在筒仓中流动分析的离散元模型（DEM），并提出了一些方法来确定这些参数。这里得到的参数也构成了SPOLY软件输入的一部分，该软件是内部开发的，用于计算具有球多面体元素的DEM模型。该模型使用二维物理模型进行验证，其中棱柱形颗粒与多边形截面内的筒仓与可变孔径和料斗角度放置。验证包括比较由SPOLY计算的流量、位移曲线和堵塞阈值与实验结果。出现的良好的协议将鼓励未来使用的微型三轴试验，颗粒表面轮廓仪，倾斜的斜坡试验，和数值分析的颗粒内应力-直接建设的接触变形关系所需的现实DEM模型的颗粒流与角形颗粒。
2014-05-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Granular mixtures discharging through a silo with eccentric orifice location
本文利用 DEM 模拟哑铃形颗粒与圆盘混合物通过侧壁孔及底部多孔口料仓的卸料，揭示颗粒配比、孔口间距对流场、流量和剪切应力的影响。
2020-11-25 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
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
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
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
Flow rate of polygonal grains through a bottleneck: Interplay between shape and size
我们报告二维模拟圆形和多边形颗粒通过一个孔在筒仓底部。正多边形的质量流率低于其他作者观察到的圆盘。我们发现，无论是出口速度的粮食和包装分数是较低的多边形，这导致减少流量。我们指出的重要性，用于定义的标准时，两个不同形状的对象被认为是相同的大小。取决于该标准，对于某些多边形，质量流率可能显著变化。此外，颗粒流率与质量流率、颗粒形状和颗粒尺寸的组合密切相关。对于某些多边形，粒子流率可能低于或高于相应圆盘的粒子流率，具体取决于大小比较标准。
2015-05-21 cond-mat.soft
Flow of asymmetric elongated particles
本文结合X射线CT实验考察玉米粒和削尖销钉在剪切与料仓卸料中的取向，揭示非水平面旋转导致尖端更常朝上，并用能量观点解释及定量表征该不对称分布。
2023-12-08 cond-mat.soft
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
Adhesive Loose Packings of Small Particles
我们探讨粘性松散包装干燥的小球形颗粒的微米尺寸使用三维离散元模拟与粘合剂接触力学。一个无量纲的粘附参数（$Ad$）成功地结合了颗粒速度，尺寸和粘附功的影响，确定了一个通用的制度，胶粘剂包装$Ad>1$。在这个政权的填料的结构特性很好地描述了一个合奏方法的基础上的粗粒度的体积函数，包括散装和接触球之间的相关性。我们的理论和数值计算结果预测：（一）状态方程的粘性松散包装，出现作为一个连续的无摩擦随机紧密包装（RCP）点的堵塞相图;（二）存在一个最大的松散包装点的配位数$Z=2$和包装分数$ϕ=1/2^{3}$。我们的研究结果强调，粘附导致一个普遍的包装制度在包装分数远小于随机松散包装，这可以在一个统计力学框架内描述。我们提出了一个一般的相图堵塞的物质，包括摩擦，摩擦，粘合剂以及非球形颗粒，提供了一个分类的包装方面的延续，从球形无摩擦RCP。
2014-10-08 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
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
Velocity correlations in dense granular flows observed with internal imaging
我们表明，在均匀密颗粒流筒仓内的速度相关性是类似的弹性硬球液体的流体动力学响应。使用荧光折射率匹配的间隙流体在其中流动由持久接触中的颗粒主导并且波动与行进的距离成比例的制度中进行测量，而与流速无关。颗粒的速度自相关函数在短时间内呈负相关，并与简单液体相似地缓慢振荡衰减到零。弱的空间速度相关性观察到几个晶粒直径。均方位移示出了指示锁定动力学的拐点。观察到的相关性在边界处有质的不同。
2006-12-28 cond-mat.soft
Elongation and percolation of defect motifs in anisotropic packing problems
我们研究结晶和无定形包装的各向异性物体的表面上的不同属之间的制度，通过不断改变它们的尺寸分布或形状从单分散的球体的双分散的混合物或单分散的椭球体颗粒，我们还考虑了一个各向异性的变体的汤姆逊问题的混合物的费用。随着各向异性的增加，我们首先观察到的中间取向有序的六角相的平移顺序的破坏，由纳尔逊，鲁宾斯坦和Spaepen提出的，然后过渡到非晶态。通过分析诱导的向错图案的结构，我们表明，六方晶-非晶转变是由向错晶界的生长和连接引起的，这表明这种转变在所考虑的方案中属于渗流普适类。
2021-04-01 cond-mat.soft
