Critical behaviors of sheared frictionless granular materials near jamming transition
数值研究了剪切密实无摩擦颗粒材料在堵塞过渡区附近的临界行为。通过广泛的分子动力学模拟，我们验证了Otsuki和Hayakawa（Prog. Theor.物理、121，647（2009））。我们还澄清了临界行为的剪切粘度和对关联函数的基础上的唯象和模拟。
2009-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Orientational Ordering in Athermally Sheared, Aspherical, Frictionless Particles
数值模拟了双分散无摩擦二维球柱体和三维长椭球体的均匀无热剪切。我们着重于粒子的取向有序作为非球面性参数$α\to 0$和粒子接近球形。我们发现，在填充分数$ϕ$中，序参量$S_2$是非单调的，并且当$α\to 0$ $S_{2}$在干扰和干扰以上时保持有限。因此，研究球形粒子的方法似乎是独特的。我们还发现，剪切颗粒继续旋转以上的干扰，和颗粒接触优先位于沿最窄的宽度的颗粒，甚至作为$α\to 0$。
2019-05-20 cond-mat.other cond-mat.soft
Athermal Jamming vs Thermalized Glassiness in Sheared Frictionless Particles
对二维软核无摩擦圆盘进行了数值模拟，研究了简单液体的行为与热温度$T$、填充率$ϕ$和均匀剪切应变率$\dotγ$的关系.从我们的软核结果推断硬核极限，我们发现它取决于两个参数$ϕ$和$T/\dotγ$。$T/\dotγ\to 0$定义了无热极限，其中剪切驱动的堵塞转变发生在明确定义的$ϕ_J$。$T/\dotγ\to\infty$定义了在$ϕ_G$下可能发生平衡玻璃化转变的热化极限。这一结论表明，无热堵塞和平衡玻璃化行为不是由同一个临界点控制的。初步结果表明是$ϕ_G <ϕ_J$。
2012-11-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Pressure Distribution and Critical Exponent in Statically Jammed and Shear-Driven Frictionless Disks
我们数值研究的全球压力分布，发现在合奏的静态堵塞和准静态剪切系统的双分散，无摩擦，磁盘在固定的包装分数$ϕ$在二维。我们使用这些分布来解决当$ϕ$增加到阻塞点$ϕ_J$，$p\sim |ϕ- ϕ_J|^y$以上时压力如何增加的问题。对于静态堵塞的合奏，我们的结果是一致的指数$y$简单地涉及到粒子间的软核相互作用的幂律。然而，对于剪切系统，$y$的值与先前在流变学模拟中发现的非平凡值一致。
2013-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Discontinuous change of viscosity in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了具有速度依赖恢复系数的颗粒气体在剪切下的流变学，通过动力学理论推导出剪切粘度，并发现其在剪切速率下呈现S型依赖关系，从而在低剪切和高剪切区域之间出现粘度不连续变化，且均遵循Bagnold型标度。
2026-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow, Ordering and Jamming of Sheared Granular Suspensions
采用定体积分子动力学模拟研究了颗粒悬浮体在恒定剪切力作用下的流变特性。我们推导出系统的“流程图”中的体积分数/应力平面$(ϕ,F)$：在低$ϕ$的流动是无序的，与粘度服从Bagnold样的缩放只有在小$F$和发散的堵塞点接近，如果剪切应力是足够强，在较高的$ϕ$有序的流动状态被发现，有序/无序过渡的粘度急剧下降的标志。一个广泛的干扰区域也观察到，在类比与热系统的玻璃态区域，缓慢的动力学随后动力学逮捕时发生的有序过渡被阻止。
2008-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Frictionless bead packs have macroscopic friction, but no dilatancy
本文通过对无摩擦、近刚性珠粒在准静态极限下的均匀剪切填料的数值模拟来说明这一问题。结果符合稳定的OWS在恒定的剪切速率在小的和静态的方法，其中填料的平衡下不断增长的偏应力的限制。内摩擦角在简单剪切中等于5.76 $\pm$ 0.22度，与刚性极限中的平均压力P无关。它被证明是源于稳定的无摩擦接触网络的能力，形成应力诱导的各向异性织物。没有观察到持久的应变局部化。宏观层面上的耗散是由重复的网络重排引起的，就像无摩擦滑块在凹凸表面上的有效摩擦一样。在缓慢或静态剪切系统中，固体分数保持等于随机紧密堆积值0.64。波动的应力和体积观察到回归的大系统的限制，我们得出结论，相同的摩擦法简单剪切适用于大psystem的限制，如果正常的应力或密度是外部控制。将惯性数定义为I = m/（aP），m为颗粒质量，a为颗粒直径，在准静态极限I为零时，内摩擦系数$μ$ = tan和体积1/都随I的幂次增加，其中所有的力学性能都由接触网络几何形状决定。剪切材料的微观结构的特征在于与一个合适的参数化的织物张量和测量的连接和协调数与接触和近邻。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic length scales in athermal, shear-driven, jamming of frictionless disks in two dimensions
我们对二维非热剪切、双分散、无摩擦圆盘进行了数值模拟。从一个适当定义的速度关联函数，我们确定，有两个不同的长度尺度，$ξ$和$\ell$，作为干扰过渡接近。我们分析了我们的结果，使用一个关键的关联函数的缩放anodium，并认为，更发散的长度$\ell$是一个危险的不相关的缩放变量的后果，它是$ξ$，这是相关的长度，确定了系统的粘度的分歧，从下面的液相中接近堵塞。我们发现$ξ\sim (ϕ_J-ϕ)^{-ν}$随临界指数$ν=1$发散。我们提供的证据表明，$ξ$措施的波动在粒子速度场的旋转的长度尺度，而$\ell$措施的波动在速度场的发散的长度尺度。
2020-10-22 cond-mat.soft
Impact of Softness of Particles on Rheology of Dilute Granular Gases
我们数值和理论研究如何影响剪切稀颗粒气体的流变性的颗粒的柔软性。我们发现，动力学理论预测的流动曲线偏离Bagnold标度，它的工作在一定的剪切速率下，当我们与模拟结果进行比较。还发现，在此剪切速率以上没有理论解，这是因为由于非弹性碰撞的能量损失不能与剪切的能量注入平衡。
2021-05-20 cond-mat.soft
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Spatial Structure and Correlations
本文采用数值模拟的方法研究了无热、无摩擦、软核二维球柱在固定体积和固定应变率$\dotγ$下受均匀稳态简单剪切驱动的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出了具有牛顿流变学的非布朗悬浮液中的流动的简单模型。我们研究了剪切系统的空间结构，并计算了速度、粒子密度、粒子序参量和粒子角速度的关联函数。密度、阶数和角速度的相关性在干扰以下和干扰以上都是短程的。我们比较了系统的大小单分散颗粒的大小双分散颗粒的系统，并认为如何在空间秩序的差异，因为包装的增加，导致在全球范围内的序参量的差异。我们认为剪切的效果，最初良好有序的配置，并表明，在许多情况下，剪切行为破坏的顺序，导致相同的稳态合奏时，发现从随机初始配置。
2020-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheological regimes in agitated granular media under shear
本文通过测量空气流化玻璃颗粒在五个数量级剪切速率范围内的流变行为，提出用佩克莱特数和剪切-流化功率比两个无量纲数界定所有流变状态，并建立统一本构关系。
2025-02-19 cond-mat.soft
Dynamical compressibility of dense granular shear flows
Bagnold [1]已经证明，当缓慢剪切时，硬不可变形球体的组合可以表现为可压缩介质，因为这种系统的平均密度有效地取决于围压。在这里，我们使用离散元模拟显示存在的横向和矢状波与此动态压缩性。为此，我们研究了这些波的共振在一个线性库埃特细胞和比较的结果与那些预测从连续的局部本构关系。
2012-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic theory applied to pressure-controlled shear flows of frictionless spheres between rigid, bumpy planes
本研究通过离散元模拟和动力学理论，分析了粗糙平面间无摩擦球体在固定载荷下的剪切流动，首次验证了扩散率和碰撞耗散的本构关系，并提出了预测结晶临界载荷的准则。
2024-07-24 cond-mat.soft
Asymmetric velocity correlations in shearing media
用剪切动力学方法模拟了零温下二维无摩擦软圆盘模型，研究了剪切系统中的各种不对称性。我们检查两个单粒子的属性，空间速度关联函数，和一个关联函数，旨在分离顺时针和逆时针旋转场彼此。在丰富和有趣的行为，我们发现，沿两个不同的对角线对应于压缩和膨胀，分别的速度相关性，几乎是相同的，而且，在关联函数的功能之一是直接相关的不可逆塑性事件。
2010-05-11 cond-mat.soft
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Particle Rotations and Orientational Ordering
我们使用数值模拟来研究一个双分散的混合物的无热，无摩擦，软芯的二维spherocylinders驱动的均匀稳态简单剪切施加在一个固定的体积和一个固定的有限应变率$\dotγ$。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出了具有牛顿流变学的非布朗悬浮液中的流动的简单模型。考虑到一系列的包装分数$ϕ$和颗粒非球面度$α$在小$\dotγ$，我们研究了角旋转$\dotθ_i$和剪切流诱导的颗粒的取向有序$\mathbf{S}_2$，发现一个非单调的行为作为包装$ϕ$是不同的。我们解释这种非单调的行为作为一个交叉从一个小的$ϕ$区域发生单粒子的行为，到一个大的$ϕ$区域的几何形状的密集包装占主导地位，减少自由体积抑制运动，和一个随机的泊松过程的粒子旋转的结果。我们还认为，有限的剪切有序$\mathbf{S}_2$是作为一个有序场的结果，而不是粒子之间的长程合作行为的结果。我们得出这些结论的考虑（i）的分布的等待时间的粒子旋转的$π$，（ii）的行为下的纯，简单的，剪切，（iii）松弛的序参量$\mathbf{S}_2$扰动远离稳态时，（iv）通过构建一个数值平均场模型的粒子的旋转运动。我们的结果也有助于解释观察到的奇异行为时，采取的$α\to 0$极限接近圆盘。
2020-03-09 cond-mat.soft
Unified phase diagram of reversible-irreversible, jamming and yielding transitions in cyclically sheared soft sphere packings
自组织，从可逆到不可逆的行为，相互作用的粒子组件驱动的外部施加的应力或变形的转变是在理解软物质的各种现象的兴趣。他们已经在广泛的系统中进行了研究，如胶体悬浮液，玻璃和颗粒物质。在不同的密度和驱动机制下，这种行为与非晶态固体的屈服、堵塞和记忆形成有关。然而，\emph{etc.}还没有对这些现象如何相互关联进行大量研究。为了获得一个统一的观点的不同制度的行为，和它们之间的过渡，我们调查计算软球组件的非热循环剪切变形的响应在很宽的范围内的密度和振幅的剪切变形。循环剪切变形诱导从可逆到不可逆的行为在两个unjammed和堵塞的软球填料的过渡。远高于各向同性干扰密度（$\bf{ϕ_J}$），该转变对应于屈服。在堵塞点附近，直到更高的密度极限，我们指定为${\bf ϕ_J^{cyc}}$，在局部的\emph{absorbing}相和扩散的{ \emph不可逆}相之间出现未堵塞相。非堵塞相的出现信号的堵塞点的移位到更高的密度作为退火的结果，并打开一个窗口，剪切堵塞成为可能的无摩擦包装。在$\bf{ϕ_J}$以下，观察到两种不同的局部化状态，称为点和环可逆。我们详细地讨论了不同区域以及它们之间的过渡，得到了统一的密度-剪切振幅相图。
2019-07-19 cond-mat.soft
Critical behaviors of jamming in cyclically sheared frictional hard granular particles
与无摩擦硬球填料（如果是二维的，则是硬盘）的堵塞形成鲜明对比的是，摩擦填料的临界堵塞更加难以捉摸，并且仍然处于激烈的争论之中。在这里，我们表明，摩擦硬盘包装自组织的临界堵塞状态附近时，受到准静态稳态循环剪切，显示粒子速度场的无标度波动，其特征在于由功率谱$E(k)\propto k^{-α}$的纵向和横向模式在波矢量空间，与$α\approx2.0\pm0.15$，和近平坦的频谱$E(ω)\propto const.$在角频域。我们的研究结果与S. Henkes等提出了两种不同的长度尺度，分别对应于纵向和横向模式，显示了干扰的临界行为。此外，我们的研究结果是一致的一般均衡的概念框架，但与一个关键的区别，系统自组织的一个关键的干扰状态，通过强耦合的机械结构和动力学。我们的研究结果对于提供理解非局部流变学的微观机制以及建立真实颗粒材料本构关系的指导原则具有重要意义。
2021-10-14 cond-mat.soft
Localization and instability in sheared granular materials: Role of friction and vibration
剪切带和粘滑不稳定性在剪切颗粒材料中已被长期观察到。然而，它们的微观基础，相互依存关系和不同的负载条件下的可变性还没有得到充分的探讨。在这里，我们使用一个非平衡态热力学模型，剪切转换区理论，研究动态的应变局部化及其连接剪切，干燥，粒状材料的滑动稳定性。我们考虑摩擦和无摩擦颗粒以及声振动的存在和不存在。我们的研究结果表明，在低和中等应变率，持久的剪切带的发展只有在没有振动。在这些速率下，振动倾向于破坏颗粒网络并使滑移去局部化。粘滑现象只发生在摩擦颗粒上，且仅限于剪切带内。在高应变率下，粘滑消失，不同的系统表现出相似的应力-滑移响应。改变振动强度、持续时间或应用时间会改变系统响应，并可能导致长期的流变变化。我们分析这些观察结果之间的可能的过渡率加强和速率减弱的反应之间的竞争促进剪切诱导的膨胀和振动诱导的压实。我们讨论了我们的结果的影响，在断层泥填充带的动态触发，平静和强度演化。
2017-01-14 cond-mat.soft physics.geo-ph
Plane shear flows of frictionless spheres: Kinetic theory and 3D soft-sphere discrete element method simulations
我们使用现有的三维离散元模拟简单的剪切流的球体，以评估接触，使动力学理论正确预测的压力和剪切应力的径向分布函数，不同的值的碰撞恢复恢复系数。然后，我们进行3D离散元模拟的平面流动的无摩擦，非弹性的球体，剪切壁之间的凹凸不平的粘合颗粒在一个规则的阵列，在固定的平均体积分数和壁之间的距离。数值模拟的结果被用来推导适当的边界条件的情况下，大，小颠簸。然后，利用这些边界条件对扩展动力学理论的微分方程进行数值积分，其中在耗散率的表达式中考虑了体积分数大于0.49时分子混沌假设的打破。我们表明，扩展动力学理论是非常好的协议与数值模拟，即使恢复系数低至0.50。当颠簸增加时，我们观察到一些流动的颗粒被卡在壁球之间的间隙中。因此，壁比预期的耗散性更强，并且流动类似于简单的剪切流，即，体积分数和颗粒温度相当恒定的流动。
2014-06-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Arrest stress of uniformly sheared wet granular matter
我们进行了广泛的独立的数值实验，考虑无摩擦磁盘没有内部自由度（旋转等）。在二维空间里。我们在这里报告，对于一个大范围的包装分数低于随机紧密包装，所有组件的湿颗粒材料的应力张量在零剪切速率的限制保持有限。这是流体到固体停滞转变的直接证据。剪切应力的偏移值表征了停滞状态的塑性形变{其对应于系统的{ \em动态屈服应力}}。{基于分析论证，我们提出每个颗粒的平均毛细管桥数$ν$遵循对填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非平凡依赖性。最值得注意的是，我们表明，$ν$是一个通用的和通用的量，它不依赖于驱动协议。使用这个通用的量，我们计算的制动应力，$σ_a$，分析的基础上的平衡的能量注入率，由于外力驱动的流动和耗散率占毛细管桥的破裂。$σ_a$的所得预测是填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非线性函数。这个公式提供了一个很好的，无参数的数值数据预测。修正小和大包装分数的理论连接到剪切带的出现和排斥颗粒相互作用的应力的贡献，分别。
2015-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Stress, Jamming, and Contacts
本文用数值模拟的方法研究了在均匀稳态剪切作用下，无热、无摩擦、软核二维球柱的双分散混合物的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出具有牛顿流变学的非布朗悬浮液的模型。我们研究压力$p$和偏剪切应力$σ$作为填充分数$ϕ$，应变率$\dotγ$，和参数$α$，测量颗粒的非球面性的函数。我们考虑的各向异性的应力张量，宏观摩擦$μ=σ/p$，和发散的传输系数$η_p=p/\dotγ$的$ϕ$增加到堵塞$ϕ_J$。从Herschel-Bulkley流变学分析以上干扰，我们估计$ϕ_J$作为$α$的函数，并表明，随着$α$的变化，$ϕ_J$与$α$的变化是流变学差异的主要原因。然而，详细的缩放分析的发散$η_p$为我们最细长的粒子表明，塞过渡spherocylinders可能是在一个不同的普适性类比圆盘。我们计算了系统中每个粒子$Z$的接触数，并表明在干扰时$Z_J$是$α$的非单调函数，它总是小于均衡值。我们测量的概率分布的接触每单位表面长度$\mathcal{P}(\vartheta)$在极角$\vartheta$相对于spherocylinder脊柱，并发现，$α\to 0$这种分布似乎发散在$\vartheta=π/2$，给一个有限的极限概率接触上消失的小平面两侧spherocylinder。最后，我们考虑的平均接触力的变化作为在颗粒表面上的位置的函数。
2019-10-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
