Intruder in a two-dimensional granular system: Effects of dynamic and static basal friction on stick-slip and clogging dynamics
我们讨论了入侵者被弹簧拉过二维颗粒系统的模拟结果，使用的模型旨在深入了解Kozlowski等人描述的实验结果[Phys. Rev. E，100，032905（2019）]。在先前的研究中，观察到颗粒与基底之间存在基底摩擦，从而将入侵者的动力学从堵塞改变为粘滑。在这里，我们首先表明，我们的模拟结果与实验数据非常吻合的各种实验可访问的摩擦系数管理粒子相互作用和边界。然后，我们使用模拟来探索更广泛的参数空间，重点是粒子和基底之间的摩擦。我们考虑了一系列的静态和动态的基础摩擦系数，这是很难在实验中顺利变化。模拟结果表明，动态摩擦强烈影响粘滑行为时，系数降低到0.1以下，而静摩擦只起着边缘作用的入侵者动态。
2019-10-15 cond-mat.soft
Novel Friction Law for the Static Friction Force based on Local Precursor Slipping
固体物体在固体基底上的滑动需要大于最大静摩擦力的剪切力。通常认为，最大静摩擦力与加载力成比例，而不取决于表观接触面积。最大静摩擦力与加载力之比被称为静摩擦系数mM，其被认为是常数。在这里，我们进行的实验表明，静摩擦力的滑块在基板上遵循一种新的摩擦法在一定条件下。当加载力增加或表观接触面积减小时，mM的大小减小。这种行为是由局部前体的整体滑动开始之前的滑动，是符合最近的理论。本研究的结果将开发新的方法控制静摩擦。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting frictional ageing from bulk relaxation measurements
该研究证明聚合物-玻璃摩擦界面中表面不规则性的塑性流动与体相具有相同的弛豫动力学，从而可利用体相弛豫测量预测摩擦老化速率。
2022-03-28 cond-mat.soft
Simulations of the Static Friction Due to Adsorbed Molecules
利用分子动力学模拟计算了被分子薄层吸附的分子分离的晶体表面之间的静摩擦。这些分子自然地导致有限的静摩擦，这与宏观摩擦定律一致。晶体排列，滑动方向，和吸附的分子的数量在大多数实验中不受控制，并显示出对摩擦的影响很小。温度、分子几何形状和相互作用势对摩擦有较大的影响。观察到的摩擦趋势可以用简单的硬球模型来理解。
2001-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static friction scaling of physisorbed islands: the key is in the edge
静摩擦阻止物理吸附在无公度晶体表面上的纳米级稀有气体固体岛的自由滑动还没有完全理解。Kr/Pb（111）模拟突出了岛的边缘贡献的重要性和缩放行为的静摩擦。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
State, rate and temperature-dependent sliding friction of elastomers
本文对低速（<= 200 μ m·s^{-1}）下粗糙弹性体与粗糙硬玻璃之间多接触界面的非稳态摩擦特性进行了实验研究。这些系统，其中的变形对摩擦的贡献是可以忽略不计的，表现出一种现象，这是类似于观察到的非弹性体材料在相同的多接触配置，并定量描述的状态和速率相关的摩擦定律。这允许明确确定的两个贡献的粘附摩擦混合在稳定的滑动：界面剪切应力，出现热激活的形成和断裂的分子键，和真正的接触面积的演变通过粘弹性蠕变的承载凸体。
2000-05-31 cond-mat.soft
A field theoretic model for static friction
我们提出了一个场论模型的摩擦，两个表面之间的摩擦系数可以计算的基础上的表面的弹性性质。我们假设接触面的几何形状是不寻常的。我们验证了Amonton定律，认为摩擦力与法向载荷成正比，这个模型给出了计算几种情况下静摩擦系数的机会，并表明它与观测值是一致的。此外，我们表明，静摩擦系数是独立的表面积在第一近似。
2013-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The statistics of frictional families
我们开发了一个理论描述的机械稳定的摩擦填料之间的差异，所需的接触的总数为无摩擦盘的等压填料和摩擦填料，$m=N_c^0-N_c$的接触的数量。鞍阶数$m$表示如果去除摩擦，静态填料将具有的无约束自由度的数量。使用一种新的数值方法，使我们能够枚举磁盘包装为每个$m$，我们表明，在给定的静摩擦系数$μ$，$P_m(μ)$，可以表示为一个幂级数在$μ$的概率，以获得一个填料与鞍阶$m$。使用这种形式的$P_m(μ)$，我们定量地描述了平均接触数对摩擦系数的静态磁盘填料的Cundall-Strack模型直接模拟所有$μ$和$N$。
2014-02-04 cond-mat.soft
The statistical characteristics of static friction
摩擦是物理学、力学和材料科学中的基本问题之一，有着广泛的实际应用。然而，从微观角度理解宏观摩擦现象的研究还处于起步阶段。在这项工作中，分子动力学模拟进行调查的两个平面晶体表面之间的静摩擦。跟踪了每个原子所受的摩擦力，阐明了原子摩擦力的统计特性。更重要的是，法向载荷和温度对统计特征的影响进行了概括。该研究为摩擦的微观状态提供了新的视角。
2018-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simple Microscopic Theory of Amontons' Laws for Static Friction
本文提出了一种普遍存在的静摩擦现象的微观理论。两个表面之间的相互作用建模的能量惩罚，表面重叠的程度呈指数增长。根据Amontons定律，所产生的静摩擦与载荷成比例。然而，裸露表面之间的摩擦系数消失的面积的个别接触的增长，除了在罕见的情况下，相称的表面。当在表面之间引入一层可动原子吸附层时，对于任何表面几何形状，都得到了与面积无关的摩擦系数。从我们的简单的分析模型的预测证实了原子详细的分子动力学模拟。
2000-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Discrete Element Method Model of Elastic Fiber Uniaxial Compression
提出了一种基于离散元法的柔性纤维模型，并对该模型进行了验证。结果发现，在DEM模拟中的接触力模型有显着的影响施加在纤维床上的压缩力。只有当采用几何相关的法向接触力模型和静摩擦模型时，仿真结果才能与实验结果吻合较好。系统的模拟研究表明，压缩力最初增加，并最终饱和的纤维-纤维摩擦系数的增加，纤维-纤维接触力遵循类似的趋势。随着纤维-壁面摩擦系数的增大，压缩力和侧剪应力与正应力之比呈线性增大。在单轴压缩的摩擦纤维，更多的静摩擦接触比动态摩擦接触与静摩擦变得更占主导地位的纤维-纤维摩擦系数增加。
2019-09-06 cond-mat.soft
Interfacial strength dominates fold formation in microscale, soft static friction
该研究结合显微观测与有限元模拟，揭示软黏附表面上微粒静摩擦时的前缘自接触褶皱主要由界面强度而非总黏附能控制。
2022-03-17 cond-mat.soft
Linear stability and viscoelastic response in weakly jammed frictional granular systems
Toyota Central R&D Labs., Inc.（丰田中央研究所有限公司）
本研究针对含接触摩擦的颗粒系统，用离散元法模拟摩擦球静态堆积物，解决游离颗粒识别问题并分析能量矩阵谱，发现谱的中高频区与摩擦系数、堆积分数无关。
2026-09-01 cond-mat.soft
Size scaling of static friction
横跨薄软润滑剂膜的滑动摩擦通常通过粘滑发生，润滑剂在粘滑时完全固化，在滑动时屈服并流动。从分子动力学（MD）模拟可知，滑动前每单位面积的静摩擦力随着接触面积的增加而减小。这使得粘滑运动在大尺度上的命运变得不清楚和未知;它可能的消失是很重要的，因为这将预示着在大尺度上随着动摩擦力的急剧下降而平滑滑动。在这里，我们用公式表示静摩擦力的标度律，对于软润滑剂，预测随着接触面积A的增加，静摩擦力随着f_m + Δf /A^gamma减小，其中gamma>0。我们的主要发现是，控制大尺寸粘滑生存的f_m值可以通过小尺寸的模拟来评估。通过对软润滑滑动的MD模拟，验证了这一理论。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Static and sliding contact of rough surfaces: effect of asperity-scale properties and long-range elastic interactions
粗糙表面静接触和滑动接触中的摩擦在许多物理现象中是重要的。我们试图理解宏观上观察到的静态和滑动接触行为的集体反应，大量的微观粗糙。我们开发了一个有效的数值框架，可用于研究多个摩擦接触的宏观响应如何取决于长程弹性相互作用，不同的变形接触和局部剪切阻力的本构假设，和表面粗糙度。我们将两个粗糙表面之间的接触近似为一个固定在弹性块上的规则离散变形单元阵列与一个刚性粗糙表面之间的接触。可变形元件是粘弹性或弹性/粘塑性的，具有一定范围的松弛时间，并且接触之间的弹性相互作用是长程的。我们发现，该模型再现了一系列的本构模型的元素的接触和摩擦的演变的主要宏观特征，这表明宏观摩擦响应相对于微观行为是鲁棒的。粘弹性/粘塑性有助于增加摩擦与接触时间，并导致一个微妙的历史依赖性。有趣的是，与平均场响应相比，长程弹性相互作用仅定量地改变结果。我们发现，持续增加的静摩擦系数在长时间内保持表明粘弹性响应的基础材料与多个松弛时间尺度。我们还发现，实验观察到的比例的速度跳跃实验的对数的速度跳跃点到一个复杂的材料相关的剪切阻力在微观尺度的直接影响。
2018-11-09 cond-mat.soft
Transition from static to kinetic friction: Insights from a 2D model
我们描述了一个2D弹簧块模型的过渡，从静态到动态摩擦在弹性滑块/刚性基板界面服从最小摩擦定律（阿蒙顿-库仑）。通过使用真实的边界条件，成功地再现了一些以前无法解释的实验结果的间接的微滑移锋。从分析的界面应力，我们得到的预测的前体长度的演变作为所施加的负载的函数，以及微观和宏观摩擦系数之间的近似关系。我们发现，由于弹性加载和微滑移相关的松弛的应力积累只依赖于弱的基本剪切裂纹扩展动力学。相反，裂纹速度强烈地依赖于瞬时应力和摩擦系数，通过一个非平凡的标度参数。
2011-07-14 cond-mat.soft physics.class-ph
Transition from Static to Dynamic Friction in an Array of Frictional Disks
控制从静态摩擦过渡到动态摩擦的不稳定性的性质研究的背景下，从上面压在基板上的摩擦盘阵列。在这种情况下，力都是明确的，牛顿动力学可以在没有任何唯象假设的情况下使用。我们表明，最近发现的振荡不稳定性是负责的过渡，使个别磁盘自发地达到库仑极限和滑动与动态摩擦。模型的透明性使人们能够充分理解这一现象，包括从后缘到前缘的波浪速度，反之亦然。
2019-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A model of friction with plastic contact nudging: Amontons-Coulomb laws, aging of static friction, and non-monotonic Stribeck curves with finite quasistatic limit
本文提出一种粗糙表面摩擦模型，通过引入接触凸起的塑性侧向微调，同时捕捉Amontons-Coulomb定律、静摩擦老化及非单调Stribeck曲线。核心贡献在于以最小模型要素统一描述动、静摩擦关键观测现象。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Collective behavior of viscoelastic asperities as a model for static and kinetic friction
我们提出了一个统计模型的静态和滑动摩擦之间的粗糙表面。用一维粘弹性单元系综与粗糙刚性表面的接触来近似粗糙表面之间的接触，研究了单元的集体行为。我们发现，接触的集体响应可以导致宏观行为非常不同于微观行为。具体地说，各种观察到的摩擦特征作为集体现象出现，而不是直接在微观尺度上假设它们。我们讨论了如何在我们的模型中的参数可以与接触表面的材料和表面特性。我们比较我们的结果，常用的速率和状态的唯象模型，并提出了一个新的解释的状态变量。
2014-03-21 cond-mat.soft physics.class-ph
Crossover from quasi-static to dense flow regime in compressed frictional granular media
研究了多轴压缩载荷作用下摩擦颗粒介质中多尺度力学性质向宏观力学失稳方向的演化。研究了成核接触滑动事件后剪应力重分布和剪应变局部化的空间相关性。我们报告增长相关长度相关的剪切应力和剪切应变场，同时发散接近过渡到一个密集的流态。这表明，从准静态到稠密流态的转变可以解释为临界相变。我们的研究结果表明，没有剪切带的特征厚度已形成在不稳定的发病。
2013-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Static Friction Coefficient Depends on the External Pressure and Block Shape due to Precursor Slip
阿蒙顿定律指出，固体物体上的最大静摩擦力与载荷力成正比，与表观接触面积无关。这一规律表明，静摩擦系数不依赖于外部压力或物体形状。在这里，我们数值研究的滑动运动的三维粘弹性块在刚性基板上使用有限元法（FEM）。宏观静摩擦系数随外压、物体长度或宽度的增加而减小，这与阿蒙顿定律相矛盾。在块体滑动之前，在块体和基底之间的2D界面中发生前驱滑动。宏观静摩擦系数的减小通过大块滑动之前的前驱体滑动的临界面积来缩放。对简化模型的理论分析表明，大块滑动是由速度减弱的局部摩擦引起的准静态前驱滑动的不稳定性引起的。我们还表明，临界滑移区决定宏观静摩擦系数，这解释了有限元模拟的结果。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of surface structure deformation on static friction at fractal interfaces
利用压缩载荷作用下各向同性粗糙化铝表面，研究了分形表面结构随微凸体平坦化的演化。结果发现，粗糙度的幅度，平均粗糙度和分形维数通过增加压缩应力和加载事件的数量减少。在测试的样品中，经受增加数量的加载事件的表面表现出最显著的表面变形，并且观察到在与单晶平坦石英基底的界面处表现出更高水平的静摩擦。这表明地质材料中晶粒重组事件的频率在晶间摩擦的发展中起着重要的作用。分形表面的数值模拟使用Weierstrass-Mandelbrot为基础的功能。从刚性平坦相对表面的摩擦相互作用的研究中，很明显，表面分形维数的影响是更显着的增加主导的粘合机制。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Static friction at fractal interfaces
摩擦学现象受材料性质、拓扑结构和表面化学的综合影响。我们研究了多尺度表面结构与分子尺度相互作用的相互作用，以解释分形界面处的静摩擦相互作用。通过样条辅助离散化，我们分析了接触分形表面轮廓对的微凸体相互作用。对于弹性变形的凸体，力分析揭示了更大的摩擦表面表现出更高的分形，增加分子尺度的摩擦放大这一趋势。由于真实接触面积较大，在较低分形度的表面处，增加粘合强度产生较高的总摩擦。在粘合剂型相互作用发挥重要作用的系统中，例如冷焊接头形成的系统中，摩擦在表面轮廓分形的中间值处最小化，该中间值被发现为约1.3至1.5。结果显示不断变化的表面结构的系统的影响。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Effect of Surface Grooves on the Static Friction of an Elastic Slider
大量的研究已经证明了表面图案化对于滑动接触的摩擦学性能的修改的有用性。在这里，我们调查的影响，图案化的摩擦学性能的滑块在固体基板。我们表明，根据表面凹槽的数密度，摩擦学性能可以显着改变。低密度的表面图案化导致静摩擦力的减小，而较高密度则削弱这种效果。这种减少与图案化引起的表面应力的不均匀分布有关。我们相信这些发现和方法是相关的技术应用和相关的优化设计。
2016-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Geometry of Frictionless and Frictional Sphere Packings
我们研究静态填充的摩擦和摩擦球在三维空间中，通过分子动力学模拟，其中我们改变颗粒硬度，摩擦系数，和恢复系数。尽管硬球的无摩擦填料总是等静压的（具有六个接触）而不管构造历史和恢复系数，但摩擦填料实现了取决于系统参数和构造历史的多种超静定填料。随着两个颗粒之间的摩擦系数$μ$增加，配位数从$z=6$平滑地减少，而不是立即下降到4。
2001-11-08 cond-mat.soft
Shear Destruction of Frictional Aging and Memory
我们同时测量两个固体之间的静摩擦和实际接触面积。在静态条件下，这两个量随时间呈几何级数增长，这一现象被称为老化。实际上，传统上认为摩擦强度等于实际接触面积。在这里，我们表明，当在老化过程中施加静态剪切载荷时，这种等效性被打破。这种剪切载荷的增加加速了摩擦老化，而实际接触面积的老化速率不受影响。此外，负的静态剪切-拉动而不是推动-减缓摩擦老化，但同样不会影响接触件的老化。这种剪切对老化的影响是几何学上的。当剪切载荷增加时，两个块体之间的微小相对倾斜在滑动之前过早地擦除界面记忆，从而抵消老化的影响。修改界面的加载点消除了这些倾斜，因此摩擦老化速率变得对剪切不敏感。我们还确定了一个二次记忆擦除效应，即使当所有的倾斜被消除，并表明这种效应可以利用两个静态剪切载荷之间的循环来加速老化。
2019-08-07 cond-mat.soft physics.geo-ph
Tuning of friction noise by accessing the rolling-sliding option
机械系统中的可变动力传输通常通过装置来实现，例如，离合器和制动器，使用干摩擦。在这些系统中，动力传递的可变性是通过接合和脱离摩擦片来实现的。虽然常用，但这种使耦合产生噪声的方法并不像它们的电气模拟那样通用。另一种方法是间歇地改变摩擦力。在本文中，我们展示了一种自组织的方法来调整噪声之间的摩擦耦合的两个表面之间的相对运动与对方。这是通过利用由放置在表面之间的圆形凹槽中的球的摩擦相互作用引起的复杂性来实现的。耦合中松弛的程度与滚珠在其滚动和滑动状态之间进行转换的速率有关。如果运动表面是软的，静态表面是硬的，我们表明，随着填充分数的增加的球的滚动和滑动之间的过渡对静态表面让位于滚动和滑动之间的过渡对运动表面。因此，耦合中的噪声对于小填充分数和大填充分数都很大，中间有一个凹陷。相反，如果运动板是硬的，则与静态表面的滑动被抑制，并且耦合中的噪声随着球的填充率而单调减小。
2020-02-11 cond-mat.soft
Control of Static Friction by Designing Grooves on Friction Surface
本研究通过有限元数值模拟和理论分析，揭示了在粘弹性物体摩擦表面设计凹槽可降低有效粘度，从而减小静摩擦系数，并建立了前驱滑移临界面积的标度律。
2023-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fracture Mechanics implications for apparent static friction coefficient in contact problems involving slip-weakening laws
我们认为，不同的静摩擦系数和动摩擦系数的接触涉及微滑的行为的影响。Cattaneo和Mindlin的经典解决方案是不变的，如果系数的过渡是突然的，但如果它发生在一些小的滑动距离，解决方案有一些数学上的相似之处，在粘着接触问题的法向牵引。特别是，如果过渡到动态滑移发生在一个足够小的区域，我们可以确定一个'JKR'近似，其中过渡区被压缩到一条线。然后预测剪切牵引中的局部奇异性，其应力强度因子与局部接触压力的平方根和摩擦系数-滑移距离关系的一定积分成比例。我们还可以定义“小规模屈服”标准的等效形式，这使我们能够评估奇异解何时提供了良好的近似。结果的一个后果是，在实验中的力测量确定的静摩擦系数是显着小于在微观尺度上举行的值。
2015-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous Enhancement of Yield Strength due to Static Friction
Kyoto University（京都大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过奇异摄动分析，研究由三个圆柱颗粒组成的三角堆垛在重力下的力学稳定性，推导出屈服力与静摩擦系数及弹性变形小参数ε的定量关系，揭示静摩擦导致的屈服强度异常增强。
2026-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
An asperity-based statistical model for the adhesive friction of elastic nominally flat rough contact interfaces
基于接触力学的名义上平坦粗糙表面的摩擦模型还不能充分捕捉某些关键的实验观察到的现象，如从静摩擦峰值到较低水平的滑动摩擦的过渡，以及在滑动前状态下观察到的剪切引起的接触面积减小，特别是对于软材料。在这里，我们提出了一个统计模型的基础上，物理根源的接触力学定律描述的微观力学的个别路口。该模型认为准静态的切向载荷，充分滑动，光滑的刚性平面和名义上平坦的线弹性粗糙表面，包括随机独立的球形微凸体之间的接触，并占粘附力和摩擦力之间的耦合在微结水平。该模型定性地再现了宏观剪切引起的接触面积减少，显着的静摩擦峰，而不需要明确地引入两个不同的摩擦水平。它还演示了如何静摩擦峰和接触面积的演变取决于正常的负载和某些关键的微观界面特性，如表面能，模式混合和摩擦剪切强度。"韧性"界面（即具有较大的表面能和较小的模式混合度参数）显示出导致较大的实际接触面积和更明显的静摩擦峰。总体而言，这项工作提供了重要的见解，如何关键的微尺度性能操作在粗糙度水平可以结合表面统计再现粗糙frictionalsoft接触实验中观察到的重要宏观响应。
2022-07-26 cond-mat.soft physics.class-ph
Static friction of liquid marbles
The University of Tokyo（东京大学）；Central University of Rajasthan（拉贾斯坦中央大学）；Université de Lille（里尔大学）；ESPCI Paris（巴黎高等物理化工国立工程学院）；Aoyama Gakuin University（青山学院大学）
研究液体弹珠（颗粒层包裹的液滴）的静滚动摩擦，通过测量和建模发现其运动受颗粒密度控制，颗粒网络接近渗流时密度通过逻辑函数控制屈服，为研究颗粒筏力学和测量有效表面张力提供平台。
2026-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheological aging and rejuvenation in solid friction contacts
我们研究了低速（0.1- 100 $μ$ m.s $^{-1}$）摩擦性能之间的界面粗糙的玻璃状聚合物和光滑的硅烷化玻璃，一种配置，它提供了直接访问的流变学的粘合剂接头中剪切局部化。我们发现，这些关节表现出完整的现象预期的限制准2D软玻璃：他们在休息时，老化时，增强和削弱（振兴）滑动时。返老还童被发现在大的速度饱和。此外，静态老化被证明是强烈加速时，在有限的压力下等待低于静态阈值。
2002-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polyelectrolytes in electric fields: Measuring the dynamical effective charge and effective friction
我们使用一个粗粒度的分子动力学模型来研究柔性链的电泳行为。我们首先描述了该模型的静态性质，相对于链的长度，浓度，额外的盐和施加的外部场的影响。接下来，我们调查的动态行为在低聚物范围内，并比较两种不同的实验方法，即毛细管电泳和PFG-NMR得到的数据。我们发现很好的协议的实验和模拟时，流体动力学相互作用占在模拟中。然后，我们提出了新的估计的动态有效电荷在自由溶液电泳，并比较它们的静态估计。我们发现静态和动态估计之间完全一致。我们进一步评估的缩放行为的有效摩擦的聚电解质-反式络合物与周围的流体。我们确定了一个流体动力学筛选长度，超过该长度，电泳过程中的摩擦是线性的，这取决于链长，从而导致长链的恒定流动性。我们的研究结果显示出令人信服的协议与实验数据，并表明，它是可以使用粗粒模型的聚电解质的动态行为建模，只要它们包括流体动力学相互作用的影响。
2008-12-13 cond-mat.soft
Efficient sliding locomotion with isotropic friction
蛇的身体覆盖着鳞片，这使得它更容易向某些方向滑动。这种摩擦力的各向异性使得蛇能够以起伏的步态滑动，这是蛇最常见的步态之一。各向同性摩擦是一种更简单的情况（例如，蛇机器人），但不太了解。在这项工作中，我们规范的滑动运动模型，允许静摩擦。然后，我们提出了一个强大的迭代数值方法来研究各向同性库仑摩擦下的各种运动的效率。我们发现，简单的波动运动给小净运动的各向同性制度。我们计算一般的三连杆机构的时间谐波运动，并找到三个局部最优的效率。前两个在一定程度上涉及到静摩擦。然后，我们提出了一类光滑的身体运动，具有相似性的手风琴运动（包括参与的静摩擦），可以实现最佳的效率，各向同性和各向异性的摩擦。
2019-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Rheophysics of dense granular materials : Discrete simulation of plane shear flows
我们研究了定常平面剪切流的摩擦，非弹性磁盘使用离散模拟和规定的压力和剪切速率的密集组件。我们表明，在刚性晶粒的限制，剪切状态是由一个单一的无量纲数，称为惯性数I，它描述了惯性压力的比例。较小的I值对应于土壤力学的准静态状态，而较大的I值对应于动力学理论的碰撞状态。这些剪切状态是均匀的，并成为间歇性的准静态政权。当我在中间政权增加，我们测量的固体分数从最大包装值近似线性减少，和近似线性增加的有效摩擦系数从静态内摩擦值。从这些粘性和摩擦定律，我们推导出致密颗粒流的本构关系，与塑性库仑项和粘性Bagnold项。我们还表明，相对速度波动遵循标度律作为函数的I。颗粒的机械特性（恢复、摩擦和弹性）在该中间状态中具有非常小的影响。然后，我们解释了摩擦定律与接触力角分布的关系，以及为什么局部摩擦力对宏观摩擦力的贡献很小。最后，作为非均匀应力分布的一个例子，我们描述了重力作用下的剪切局部化。
2005-03-29 cond-mat.soft
Jamming, Friction and Unsteady Rheology
探讨了颗粒介质、分子玻璃和复杂流体中摩擦和堵塞之间的联系。本文首先回顾了测量摩擦的方式，观察到的结果的类型，以及宏观表面之间接触的几何形状。然后简单的模型的起源静摩擦进行了说明。这些都无法解释宏观物体之间静摩擦的普遍观测。表面粗糙度和化学不均匀性的影响进行了讨论，并示出在我们的三维世界中产生指数弱的静摩擦。相比之下，堵塞的“第三机构”之间存在的大多数表面被证明产生静摩擦，这是符合宏观测量。分子薄流体膜堵塞的实验和模拟研究进行了描述，并与体玻璃化转变的研究。本文的结论是考虑不稳定的粘滑运动时，经常出现的系统变得足够大的应力unjammed。不同类型的粘滑运动的识别，并探讨其起源。
1999-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inverse Design of Metainterfaces towards Static Friction Control: Beyond the Hertzian Limit
Institute of Civil Engineering, Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（土木工程研究所、材料研究所、洛桑联邦理工学院（EPFL））
本文提出了一种反向设计摩擦学Metainterfaces的方法，通过非线性宏观响应突破传统赫茨接触的限制，利用可微接触力学引擎和二次优化器实现可编程接触行为，通过正则化物理梯度发现复杂摩擦定律的非标准拓扑结构。
2026-10-30 cond-mat.soft cs.LG
Non-monotonic dynamics in the onset of frictional slip
从静摩擦到动摩擦的转变通常被描述为类似于活塞的瞬时滑动。然而，旨在了解摩擦不稳定性和地震的慢滑动过程的研究报告慢摩擦瞬变，通常是由经验的速率和状态公式解释。我们进行非常缓慢（$\sim nm/s$）宏观尺度的滑动实验，并表明摩擦滑动的发生是由连续的非单调动力学之间的竞争，从接触老化和剪切引起的复兴。这使得我们的非单调动力学和简单的速率和状态瞬态与一个单一的演化方程来描述。
2021-07-06 cond-mat.soft
Continuum approach to wide shear zones in quasi-static granular matter
缓慢和密集的颗粒流往往表现出狭窄的剪切带，使他们不适合连续描述。然而，光滑的颗粒流已被证明发生在特定的几何形状，如线性剪切在重力的情况下，缓慢的斜面流，最近，在分裂底部库埃特几何形状的流动。在这些系统中的宽剪切区域应该服从连续描述，理论上的挑战在于找到内部应力和流场之间的本构关系。我们提出了一套可测试的本构假设，包括率独立性，并调查的流动几何形状所施加的本构关系的额外限制。在高度对称的线性剪切流和斜面流中的宽剪切层与简单的本构假设是一致的，即与固体摩擦类似，有效摩擦系数（剪切应力与正应力之比）是常数。然而，这一标准的颗粒流的图片被证明是不一致的流动在不太对称的分裂底部的几何形状-这里的有效摩擦系数必须在整个剪切带变化，否则剪切带局部化。我们建议，一个微妙的依赖关系的有效摩擦系数的滑动层的取向相对于体积力是至关重要的理解缓慢的颗粒流。
2005-10-19 cond-mat.soft
Static and dynamic friction in sliding colloidal monolayers
在一个先驱实验中，Bohlein等人实现了二维胶体晶体在激光产生的周期或准周期势上的受控滑动。在这里，我们提出了现实的模拟和参数，除了再现主要的实验观察到的功能，给出了第一个理论论证的潜在影响的胶体滑动纳米摩擦学。对比了硬无公度晶体中孤子和反孤子的自由运动与两个晶格公度和钉扎时在大静摩擦阈值Fs下孤子-反孤子对的成核。直接从颗粒速度中提取的摩擦功可以作为经典摩擦学参数的函数进行分析，这些参数包括速度、间隔和周期性势的振幅（分别表示滑动界面的失配和“载荷”）。这些和其他功能提示进一步的实验和见解促进胶体滑动到一个新的摩擦研究仪器。
2012-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.class-ph
Depth-dependent resistance of granular media to vertical penetration
我们测量了作用于向下进入颗粒介质的入侵者的准静摩擦力。通过利用不同的入侵者的几何形状，我们证明了该力的行为本地正常的入侵者表面。通过改变流体静力学负载的粮食接触通过一个子流化气流通过床，我们证明了相关的摩擦接触是由重力加载，而不是由入侵者本身的运动。最后，通过测量最终穿透深度与空速的关系，并使用惯性阻力的早期结果，我们证明了相同的准静摩擦力的影响。总的来说，这个力是由摩擦系数，静水压力，弹丸的大小和形状，以及无量纲比例常数。后者在几乎所有实验中都是相同的，并且令人惊讶地大于1。
2013-09-16 cond-mat.soft
Shear modulus and reversible particle trajectories of frictional granular materials under oscillatory shear
在这项研究中，我们数值研究的机械响应和轨迹的摩擦颗粒在振荡剪切下的可逆阶段，颗粒轨迹形成闭环屈服点以下。当摩擦系数较小时，储能模量表现出软化，损耗模量在准静态极限下保持有限。随着摩擦系数的增加，软化和残余损耗模量被抑制。的存储和损耗模量满足标度律，如果它们被绘制为由应变振幅和颗粒的直径划分的环轨迹的面积的函数，至少对于它们的小值。
2021-05-28 cond-mat.soft
Slider on a Driven Substrate: Markovian Competition Between Two Limiting Attractors
我们目前的实验数据的运动的镶边检查的一块抛光水平托盘上，在两个特定的条件下：与基板谐波振动在20 Hz，并与静态基板。后一个实验立即得出动摩擦系数。谐波实验结果对静摩擦系数非常敏感，其值比动摩擦系数高不到百分之一。由于驱动器的低谐加速度，静摩擦对滑块的运动有很大的影响。我们使用离散马尔可夫级数模型对滑块的运动进行建模，该模型在每个离散时间步在粘附尝试和返回到非粘附轨迹之间进行选择。目前的模型没有考虑驾驶员的加速度。在最后一节中，我们解释了走离的物理起源，在周期性但不对称驾驶的情况下。
2018-08-09 cond-mat.soft
Effects of Friction and Disorder on the Quasi-Static Response of Granular Solids to a Localized Force
对局部力的响应为颗粒固体中不同的应力传递模型提供了灵敏的测试。工程师传统上使用的弹塑性模型受到了理论和实验结果的挑战，这些结果表明应力的波动（双曲线）传播，而不是静态弹性的椭圆方程。数值模拟的二维颗粒系统受到本地化的外力的性质，研究在这些系统中的应力传递作为施加的力的大小，摩擦参数和无序（多分散性）的函数。结果表明，在大型系统（通常认为由工程师），响应是接近各向同性弹性预测，而小系统的响应（或当足够大的力施加）是强烈的各向异性。在后一种情况下，所施加的力引起接触网络的变化，并伴随着摩擦滑动。静摩擦的静摩擦系数越大，响应为弹性的力的范围越宽，各向异性越小。增加多分散性的程度（对于所研究的范围，高达25%）减小弹性响应的范围。这篇文章是以前发表的一封信的延伸[1]。
2007-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
$μ$-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
Fragility and hysteretic creep in frictional granular jamming
在颗粒温度为零的准静态单轴压缩条件下，对二维摩擦双分散圆盘系统中的颗粒堵塞转变进行了实验研究。目前公认的结果表明，堵塞过渡发生在一个关键的包装分数$ϕ_c$。相比之下，我们观察到的第一个压缩循环表现出{ \it脆性} -亚稳态配置与同时堵塞和未堵塞的集群-在一个小的间隔在包装分数（$ϕ_1 < ϕ< ϕ_2$）。脆弱状态将定义$ϕ_c$的两个条件分开，其中压力的指数上升开始于$ϕ_1$，而盘位移的指数下降结束于$ϕ_2$。结果解释通过渗流机制的压力接触，集群的增长表现出很强的空间相关性与磁盘位移。用不同弹性模量$E$和摩擦系数$μ$的几种圆盘材料进行的测量表明，摩擦直接控制脆性状态的开始，但间接控制指数斜率。此外，我们实验证实了最近的预测有关的依赖$ϕ_c$的$μ$。在重复加载（压缩）下，系统在压力方面表现出滞后，并且起始$ϕ_c$随着重复次数缓慢增加。这种摩擦引起的滞后蠕变被解释为颗粒包的演变从一个亚稳态的最终结构稳定的配置。它示出依赖于准静态步长$Δϕ$，它提供了唯一的扰动机制，在实验方案中，和摩擦系数$μ$，其作用是稳定的包。
2012-07-17 cond-mat.soft
Isostaticity at Frictional Jamming
无摩擦球形颗粒的非晶填料在堵塞开始时是等静压的，约束（接触）的数量等于自由度的数量。它们的结构和力学性能由颗粒间的接触网络控制。相比之下，摩擦颗粒的无定形填料在堵塞开始时通常是超静定的。我们进行了广泛的数值模拟，在二维的几何粗糙（GA）模型的静摩擦，进一步研究均衡的作用。在GA模型中，颗粒间的力是通过将接触颗粒上周期性间隔的圆形微凸体之间的纯排斥中心力相加得到的。我们比较的包装分数，接触数，动员分布和振动密度的状态，使用GA模型产生的Cundall-Strack（CS）的方法。我们发现，从GA模型获得的摩擦盘静态填料是机械稳定和均衡的，当我们考虑接触颗粒上的微凸体之间的相互作用。作为静摩擦系数的函数，静态填料的结构和机械性能从无摩擦到摩擦行为的交叉与颗粒间接触类型的变化和GA模型的振动模式密度峰值的消失相一致。这些结果强调了细观尺度特征的模型静摩擦发挥了重要作用，在确定性能的颗粒填料。
2013-05-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Viscosity calculated in simulations of strongly-coupled dusty plasmas with gas friction
采用朗之万和无摩擦分子动力学方法模拟了强耦合的二维尘埃等离子体。静态粘度$η$和波数依赖性粘度$η(k)$由颗粒随机运动中的微观剪切计算。通过比较两种模拟的$η(k)$结果，验证了最近发展的计算波数依赖粘度$η(k)$的方法。它也被验证的格林-久保关系仍然可以产生一个准确的测量静态粘度$η$在存在的摩擦在尘埃等离子体实验中的适度水平。
2011-04-18 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Flow-Arrest Transitions in Frictional Granular Matter
采用恒应力离散元模拟方法研究了摩擦颗粒物质剪切流动与剪切停止状态之间的转变。通过使摩擦颗粒的稀体系经受恒定的外部剪切应力和压力，摩擦依赖的临界剪切应力和密度被清楚地识别，两者都表现出低摩擦和高摩擦之间的交叉。临界剪切应力分叉两个非平衡稳态：（i）稳定状态的剪切流的特征在于一个恒定的变形速率，和（ii）剪切制动的特征在于时间衰减蠕变到一个静态稳定状态。在临界剪切应力以下的时间$t_{c}$发生制动，该时间表现出重尾分布，其均值和方差在临界剪切应力下以幂律发散，具有摩擦依赖指数，该指数也表现出低摩擦和高摩擦之间的交叉。这些观察结果表明，临界剪切应力附近的颗粒逮捕是高度不可预测的，并强烈影响颗粒间摩擦。
2019-01-30 cond-mat.soft
Effect of Shape and Friction on the Packing and Flow of Granular Materials
采用离散元模拟方法研究了非球面摩擦颗粒的堆积和流动。粒子是超级球，形状为$|x|^{s}+|y|^{s}+|z|^{s} = 1$，从球形（$s=2$）到立方体（$s=\infty$）不等，用双球模型构造。无论是包装分数，$ϕ$，和配位数，$z$，单调减少与微观摩擦$μ$，对于所有的形状。然而，这种减少是更大的$s$由于减少的摩擦增加的面-面接触的分数更显着。对于流动的颗粒，动态摩擦$\tildeμ$ -剪切应力与法向应力之比-取决于形状、微观摩擦和惯性数$I.$。对于所有形状，$\tildeμ$从其准静态值$\tildeμ_0$增长为$(\tildeμ-\tildeμ_0) = dI^α,$，对于有摩擦和无摩擦形状具有不同的普遍行为。对于无摩擦形状，指数$α\approx 0.5$和前因子$d \approx 5\tildeμ_0$，而对于摩擦形状$α\approx 1$和$d$仅略有变化。计算结果表明，所得到的流动指数具有普适性，且对所有形状都是一致的。
2018-10-31 cond-mat.soft
Memory in 3D cyclically driven granular material
我们进行实验和数值研究的颗粒系统下的循环压缩，调查可逆性和记忆效应。我们专注于稠密系统的准静态强迫，这是最相关的广泛的地球物理，工业和天体物理问题。我们发现，软球模拟具有适当的刚度和摩擦定量再现的平移和旋转位移的晶粒。然后，我们利用这些模拟来证明，这样的系统能够存储以前的压缩的历史。虽然平均平移和旋转位移都编码这种记忆，但与旋转相比，平移的响应根本不同。对于平移位移，先前强迫的记忆取决于颗粒间静态摩擦系数，但旋转记忆不会因摩擦水平而改变。
2021-05-27 cond-mat.soft
Beyond Quality and Quantity: Contact Distribution Encodes Frictional Strength
传统上，两个物体之间的接触面积$A_R$的量被认为是摩擦力的代表。然而，整个界面的键密度-接触质量-也是相关的，当代的争论往往围绕着这两个因素的相对重要性。在这项工作中，我们证明了第三个因素，往往被忽视，起着重要的作用，在静摩擦强度：接触的分布。我们进行静摩擦测量，$μ$，对三对固体块，同时成像的接触面。通过对数百个图像- $μ$对使用线性回归，我们能够预测未来的摩擦测量，其精度比现有基准高3至7倍，包括接触面积的总量。我们的模型无法获得接触的质量，因此我们得出结论，界面状态的很大一部分编码在接触的空间分布中，而不是其质量或数量。
2022-03-10 cond-mat.soft physics.geo-ph
Extent of force indeterminacy in packings of frictional rigid disks
采用离散元模拟方法研究了摩擦刚性颗粒的静态填充问题。我们探讨了一个给定的包装结构的空间中的接触力允许力实现的合奏。我们用不同的方法来估计力的不确定度。的不确定性表现出非单调依赖于颗粒间的摩擦系数。我们直接验证，较大的力的不确定性是伴随着一个更强大的行为对局部扰动。我们还研究了个别接触力的局部不确定性。局部不确定性的概率分布根据摩擦力改变其形状。我们发现，当地的不确定性往往是较大的力链的中间摩擦。这种相关性在大摩擦极限中消失。
2011-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
