Level statistics and Anderson delocalization in two-dimensional granular materials
与二维无序材料中的所有波都是局部化的理论预测相反，在各向同性堵塞的二维无序颗粒堆积的光弹性圆盘中，仅在足够高的频率下观察到安德森局域化。更具体地说，我们已经进行了一个实验，在分析正常模式振动的水平统计。我们观察到在低频玻色子峰值制度和本地化模式的高频制度与交叉频率略低于德拜频率的离域模式。我们发现，水平距离分布服从高斯-正交-包络（GOE）统计，即Wigner-Dyson分布，在玻色子峰区，而在高频区泊松统计观察。的情况下，发现在三维无序固体的谐波振动激发相吻合。
2020-08-17 cond-mat.soft
Elegance of disordered granular packings: a validation of Edwards' hypothesis
我们已经找到了一种方法来分析爱德华兹的静态颗粒填料的状态密度在圆形，刚性，无摩擦颗粒的特殊情况下，假设恒定的配位数。它获得了最熵密度的单颗粒状态，它预测了几个可观的，包括接触力的分布。我们将这些结果与颗粒填料动态模拟中获得的经验数据进行比较。该协议是相当不错的，帮助验证使用统计力学方法在颗粒物理。理论和物理学之间的差异主要与配位数有关，当经验数据按配位数排序时，我们得到了一些见解，这些见解表明了态密度的潜在优雅。
2005-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Laws of Granular Solids. Geometry and Topology
在粒状固体中，机械平衡需要在无序颗粒尺度上的力的微妙平衡。为了理解这种非晶态固体的宏观刚性是如何出现的，我们必须理解牛顿定律是如何从无序颗粒尺度过渡到实验室尺度的。在这项工作中，我们介绍了一个精确的离散微积分，其中牛顿定律出现在一个单一的粮食规模的微分关系。使用这种演算，我们引入规范变量描述相同的力和力矩平衡的配置。在第一个内在公式中，我们使用接触网络的拓扑结构，而不是它的几何结构。在第二个，外在的制定，我们介绍几何与Delaunay三角剖分。这些公式显示，与精确的方法，拓扑和几何形状在无序介质中是如何相关的约束。特别是，我们推导出艾里的表达式的发散自由，对称应力张量在二维和三维。
2011-10-14 cond-mat.soft
Silo Music and Silo Quake: Granular Flow Induced Vibration
本文通过对料仓出料过程中的加速度和声测量，说明料仓音乐是料仓震动产生的一种声共振。后者是由高大狭窄筒仓中壁与颗粒物料之间的粘滑摩擦产生的。对于所研究的排放率，流动脉动的发生和频率主要由颗粒材料和筒仓壁的表面性质决定。测试结果表明，散粒体的脉动运动驱动筒仓的振动，筒仓振动的发生不需要筒仓与散粒体之间的共振相互作用。
2003-10-04 cond-mat.soft
Uniform Shock Waves in Disordered Granular Matter
围压$P$可能是控制颗粒物质性质的最重要参数。在许多方面，强压缩颗粒介质是简单固体，其中弹性扰动以普通声子的形式传播。然而，声速在粒状骨料不断降低围压的降低，完全消失在堵塞-解除堵塞的过渡。这种反常行为表明，在低压下的能量输运不应该由声子主导。在这项工作中，我们使用模拟和理论来展示如何颗粒系统的响应变得越来越非线性的压力降低。在低压区，弹性能量主要通过非线性波和冲击传递。我们数值表征这些冲击的传播速度，形状和稳定性，并通过一个简单的分析方法模型的压力和冲击强度的冲击速度的依赖性。
2012-08-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effect of inelasticity on the phase transitions of a thin vibrated granular layer
我们描述了一个振动薄，致密的颗粒层组成的相同的金属球的有序和无序相的实验和计算调查。我们比较的结果与不同数量的非弹性球，并表明非弹性有很强的影响相图。我们还报道了在高振动振幅或大非弹性下，有序相熔化成均匀无序液相。我们的研究结果表明，耗散有很强的影响，在这个系统中，有序相是完全不存在的高度非弹性材料。
2008-11-20 cond-mat.soft
Spatial structure of disordered media: Unravelling the mechanical significance of disorder in granular materials
二十年来，微观结构在大量颗粒力学行为中的重要性一直是研究的热点。已经开发了许多方法来研究颗粒材料的微观结构，基于局部或介观测量或使用来自不同领域的想法，如渗流理论，复杂网络和持久同源性。然而，我们并不完全理解微观结构在简单和常见的包装（如一堆沙子或一盒谷物）的力学行为中的作用。在这里，通过表征局部微观结构的空间变化，我们揭示了有趣的大尺度的空间模式在重力的影响下沉积的颗粒包装。我们详细介绍了这些模式的出现，并提供了一个统一的基本解释的经典和令人困惑的力学行为的颗粒材料，如中心应力最小值和杨森效应。此外，我们显示了显着的依赖性的空间结构的历史上的准备，颗粒的尺寸分布和边界条件。我们的研究揭示了在局部无序介质中整体空间结构的存在，并阐明了它在颗粒材料力学行为中的意义。
2020-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
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
Dynamic effective mass of granular media and the attenuation of structure-borne sound
我们报告的实验和理论研究的频率依赖性的有效质量，$\tilde{M}(ω)$，松散的颗粒占据一个刚性腔，以给定的填充分数，剩余的体积是不同湿度的空气。这使我们能够研究颗粒介质中的弹性响应和声学模式的衰减机制。我们证明，这是一个敏感和直接的方式来测量这些属性的颗粒介质的声学特性的变化的结构，包含颗粒填充的空腔的原因。具体来说，我们将这种理解的情况下，一个矩形杆的弯曲共振与一个充满粮食的空腔内it. The主要特点的$\tilde{M}(ω)$是一个尖锐的共振和广泛的背景，我们分析的背景下，简单的模型。我们发现：a）这些系统可以根据取决于高度和取决于直径的有效声速（$\sim 100-300$ m/s）和有效粘度（$\sim 5\times 10^4$泊）来理解。b）存在动态詹森效应，在这个意义上，在任何频率下，并且取决于样品制备的方法，大约一半的有效质量由空腔的侧壁承担，一半由底部承担。c）通过在不同湿度条件下进行实验，我们得出结论，在基本水平上，在我们的实验中，声学模式的阻尼由颗粒-颗粒接触处的吸附水膜主导，而不是由全局粘性阻尼主导。d）湿度对颗粒介质内的基本共振的阻尼具有单调增加的影响，其转化为颗粒负载棒内的阻尼的非单调但可预测的变化。
2015-10-12 cond-mat.soft
Continuum mechanics of differential growth in disordered granular matter
针对无序颗粒物质力学响应缺乏完整连续介质描述的问题，提出将生长场纳入平衡方程的奇偶极屏蔽几何理论，预测并模拟验证了非均匀生长场引发的异常位移场，揭示了奇参数与泊松比的关系。
2024-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Origin of Non-cubic Scaling Law in Disordered Granular Packing
最近的金属玻璃衍射实验揭示了密度与平均原子间距之间的非立方标度律，这导致了对分形玻璃有序存在的猜测。使用X射线层析成像，我们在这里确定了一个类似的非立方标度律在无序颗粒堆积的球形颗粒。我们发现标度律与第一近邻壳层内的接触近邻直接相关，因此与干扰现象密切相关。由于接触数在6左右的均衡条件，出现了看似普适的标度指数2.5，我们认为该指数不应该是普适的。
2017-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergence of preferred subnetwork for correlated transport in spatial networks: On the ubiquity of force chains in dense disordered granular materials
在致密颗粒材料和其他无热颗粒聚集体中的应力是通过颗粒间接触的视觉上引人注目的子网络传递的，其中的附加段被称为力链。在结构无序的介质中，组分主要通过物理接触相互作用，这种优选的子网络的出现还没有完全理解。在这项工作中，我们研究了随机几何图（RGG）中的局部相关输运，并显示了优先子网络的自发出现。我们的研究结果表明，尽管结构紊乱，系统跨越本地化的通量通过空间网络传输可以出现从短程相关。该子网络的空间和统计特征与模拟晶粒组装体中的强力网络惊人地相似，并提供了对力链的结构和空间尺度的重要性的见解。
2021-02-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft nlin.PS
Disentangling defects and sound modes in disordered solids
我们发展了一种新的方法来隔离局域缺陷的扩展振动模式在无序固体。这种方法用一个充当高通滤波器的人工势来增强粒子的相互作用：它保留了小尺度结构，同时将扩展的振动模式推向更高的频率。剩下的低频模式是“裸”缺陷;它们是指数局部化的，没有与弹性相互作用相关的四极尾。我们证明，这些本地化的激发是很好的预测塑料重排的固体。我们描述了这些缺陷中出现在介观塑性理论中的几个属性，包括它们的能垒分布，数密度和尺寸，这是测试和修改无序固体中塑性连续模型的第一步。
2017-04-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Sound propagation and force chains in granular materials
颗粒材料本质上是异质的，导致在制定准确的声音传播模型方面的挑战。为了量化空间和时间上的声学响应，我们在光弹性颗粒材料中进行实验，其中内部应力模式（以力链的形式）是可见的。我们利用两种互补的方法，高速成像和压电换能，提供粒子尺度的测量的振幅和速度的声波在近场制度。我们观察到，波的振幅平均最大的粒子内经历最大的力量，特别是在那些链辐射远离源，与力的依赖性，这种振幅在定性上与一个简单的赫兹粒子接触面积的模型。此外，我们能够直接观察到罕见的瞬态力链形成的打开和关闭的接触在传播过程中。脉冲前沿的速度与一维链的预测在数量上一致，而峰值响应的速度较慢表明它包含了即使在这个近场区域内也经过多条路径传播的波。这些效应突出了颗粒尺度行为在确定颗粒材料声学特性中的重要性。
2010-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Impulsive shock wave propagation in granular packings under gravity
本研究通过实验揭示了重力下3D颗粒堆积中脉冲激波传播的交叉现象，发现非线性声学状态、激波前沿特征宽度及激波与声波共存等关键机制，为理解冲击驱动的波传播及3D FPUT-like系统提供了新视角。
2025-09-17 cond-mat.soft
Measuring and upscaling micromechanical interactions in a cohesive granular material
无序非均匀介质的力学性质一般取决于多个长度尺度之间的复杂相互作用。因此，在这种材料中，将局部相互作用与宏观可观测量（如刚度或断裂）联系起来是一个挑战。在这里，我们研究了由软聚合物桥连在一起的玻璃珠组成的粘性颗粒材料的性质。我们使用基于柔性微量移液器偏转的装置，研究了单桥在牵引和剪切作用下的机械响应。这些测量，以及来自颗粒填料的X射线显微照片的信息，然后通知大规模离散元模型（DEM）模拟。虽然简单，但这些模拟在各个方面都受到经验测量的约束，并准确预测骨料的机械响应，包括其压缩失效的细节，以及材料的刚度如何取决于其部件的刚度和几何形状。通过演示如何准确地将微观信息与宏观性质联系起来，这些结果为预测复杂无序材料（如多孔岩石、雪或泡沫）的行为提供了新的视角。
2021-03-25 cond-mat.soft
Vibrational similarities in jamming-unjamming of polycrystalline and disordered granular packings
通过离散元模拟发现，多晶与无序颗粒堆积体在堵塞-去堵塞循环中低频振动指数变化不同，但距堵塞密度相同距离处指数与历史无关，表明振动特征可恢复。
2025-06-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Influence of Network Topology on Sound Propagation in Granular Materials
颗粒材料的特征范围从颗粒尺度到力链尺度再到块体尺度，通常被建模为颗粒或连续体材料。与这两种方法相比，网络表征对于同时检查微观、介观和宏观特征是很自然的。在本文中，我们把颗粒材料作为空间嵌入式网络，其中的节点（颗粒）连接的加权边缘获得的接触力。我们测试了各种网络措施，帮助他们的效用来描述声音在颗粒网络中的传播，并发现网络诊断可以用来探测颗粒，曲线，域，和系统尺度的结构在颗粒介质。特别是，中尺度网络结构的诊断在实验中是可重复的，与在这种介质中的声音传播相关，并可用于识别潜在的感兴趣的尺寸尺度。我们还证明了网络诊断的灵敏度取决于声音传播的相位。在注入阶段，信号系统地传播，如与全局效率的网络诊断的相关性所示。然而，在散射阶段，信号更好地预测中尺度社区结构，这表明声学信号散射在当地的地理街区。总的来说，我们的研究结果展示了颗粒系统的力网络是如何印在传输波上的。
2012-07-04 cond-mat.soft math-ph math.MP
Order-disorder transition in swirled granular disks
利用计算机模拟方法研究了水平旋转干、湿颗粒盘的有序-无序转变。我们的系统的调查的本地秩序形成作为一个功能的振幅和周期的外部驱动力表明，一个大的集群的六角形有序颗粒形式的干和湿颗粒在中间驱动能量。无序状态被发现在小和大的驱动能量。相对于干燥的情况，湿粒状颗粒达到更高程度的局部六方有序。对于这两种情况下，我们报告一个定性的相图，显示在不同的状态点的本地订单量。此外，我们发现，从六方有序到无序状态的过渡的特点是与平方当地秩序的粒子的外观。
2014-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shock Waves in Weakly Compressed Granular Media
实验研究了非线性波在弱压缩颗粒介质中的传播，观察到低冲击下准线性声波向高冲击下冲击波的过渡。我们发现，这种交叉增长的围压$P_0$，而冲击波的速度是独立的$P_0$ --最近预测的颗粒冲击的两个标志。冲击表现出幂律衰减，我们的模型与对数律意味着当地耗散弱。我们表明，弹性和势能平衡的领先部分的冲击。
2013-04-23 cond-mat.soft
Grain volume distribution alters the critical phenomena in complex granular systems
本研究通过离散元方法揭示颗粒尺寸分布影响复杂颗粒系统的临界行为，提出统一流变关系并建立临界固体分数与体积分布的相关函数，为工程和地球物理应用提供新见解。
2025-10-16 cond-mat.soft physics.comp-ph
Stress transmission in granular matter
通过一个无序的颗粒系统的力的传输研究的几何拓扑的方法，减少到一组层的颗粒包装。这种分层结构构成了力链的骨架。给定颗粒堆积和施加力的区域，这样的骨架是唯一定义的。在这个框架内，我们写了一个方程的垂直力的传输，可以解决递归层逐层。我们发现这个方程的一类特殊的解析解是Lévi稳定分布。我们讨论了临界性和脆弱性之间的联系，我们展示了如何无序包装自然诱导力链和拱门的形成。我们指出，关键政权，幂律分布，与粗糙度的拓扑层。然而，脆性与局部颗粒重排或所施加的力的变化引起的力网络中的局部变化有关。结果进行了比较，最近的实验观察颗粒物和计算机模拟。
2001-12-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Sounds of Failure: Passive Acoustic Measurements of Excited Vibrational Modes
粒状材料可能会因地震或脆性断裂等自发事件而失效。然而，测量和分析模型，预测这类材料的故障，而根本和实际的利益，仍然难以捉摸。包括球体、胶体玻璃和颗粒材料的数值填充在内的材料已经知道随着围压的降低会产生过量的低频振动模式。在这里，我们报告剪切颗粒材料的实验中，我们通过被动监测声发射监测激发模式的不断变化的密度。我们观察到的激发模式的分布与体和局部塑性一致的扩大，和明确的演变之前和之后的分布的形状散装故障。这些结果提供了一个新的解释的变化状态的材料接近粘滑破坏。
2018-05-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
1-d granular gas with little dissipation in 0-g : A comment on "Resonance oscillations in Granular gases"
它表明，最近的结果一维粒状气体在容器中的振动活塞，这是由冲击波传播建模，可以理解与建模使用的想法来自“单粒子热力学”。定义e为单次碰撞能量恢复系数的平方根，N为粒子总数，在N（1-e）<<1的限制下计算动量往返过程中的平均损失。当N（1-e）<<1时，系统既不能传播声波，也不能传播冲击波;当N（1-e）<<1时，系统的流体力学方程不能成立。Pacs编号：5.40 ; 45.70 ; 62.20 ; 83.70.Fn
2005-06-24 cond-mat.soft
Induced and endogenous acoustic oscillations in granular faults
无序系统的摩擦特性受外界扰动的影响。这些扰动通常通过降低宏观摩擦系数来削弱系统。这种摩擦减少在由两个板块之间的粒状颗粒组成的无序系统的情况下特别令人感兴趣，因为这是地震断层的简单模型。事实上，在地球物理学的背景下，摩擦弱化可以解释一些断层的意外弱点，以及地震的远程触发。在这篇手稿中，我们回顾了最近的结果，有关的反应限制颗粒系统的外部扰动，考虑到不同的机制，扰动可能削弱系统，相关的摩擦减少地震，以及讨论有趣的情况下，削弱是不是单调的扰动频率，使一个重入过渡观察，因为系统首先进入流化状态，然后返回到摩擦状态。
2019-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strain versus stress in a model granular material: a Devil's staircase
本文用数值模拟的方法研究了二维刚性无摩擦盘的无序填料在逐渐变化的应力作用下所达到的一系列平衡态。在配置空间中的轨迹的统计特性被发现是独立的统治颗粒动力学的具体假设，并确定的几何形状。宏观加载参数的单调增加会导致离散的重排序列。对于双轴压缩，我们表明，由于统计的重要性，这样的事件的大幅度，所产生的应变应力方向的依赖性是一个列维飞行的热力学极限。
2009-01-20 cond-mat.soft
Structural and Topological Nature of Plasticity in Sheared Granular Materials
在机械加载时，粒状材料屈服并经历塑性形变。塑性形变的本质对于建立宏观本构模型和理解剪切带的形成是必不可少的。然而，我们仍然没有完全理解无序颗粒材料中塑性形变的微观本质。本文利用同步辐射X射线层析成像技术跟踪了剪切作用下三维颗粒材料的结构演化。我们建立了高度扭曲的共面四面体的结构缺陷负责微观塑性无序颗粒填料。基本塑性事件通过翻转事件发生，翻转事件对应于这些共面四面体之间的邻居切换过程（或等效为4环向错的旋转运动）。这些事件在空间上是离散的，并具有与主应力方向的特定取向。
2018-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Investigating Disordered Granular Matter via Ordered Geometric Fragmentation
Independent Researcher, Auckland, New Zealand
研究颗粒物质在逐步碎裂过程中占据体积的变化，通过几何模型发现碎裂过程非单调，体积先超初始值后单调减少，且与颗粒数无关，同时揭示了不同配置的几何相变。
2026-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Acoustic excitations and elastic heterogeneities in disordered solids
近年来，无序固体中纳米尺度力学响应的非均匀性引起了人们的广泛关注。显然，在这种情况下，弹性不均匀性的特点，预计将强烈影响的声波的性质，与完美的晶体的情况下，不能完全合理化的声子。基于先前在显示非晶化转变的玩具模型上的工作[Mizuno H，Mossa S，Barrat JL（2013）EPL { \bf 104}：56001]，我们通过从完美晶体通过逐渐增加的缺陷相到完全发育的玻璃的连续内插，研究了统一框架中的声波和弹性不均匀性之间的关系。我们提供了强有力的证据之间的直接相关性声波功能和在纳米尺度上的非均匀的机械响应的程度。
2014-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Testing Adam-Gibbs relationship in tapped Granular Packings
本研究利用 X 射线断层扫描测量不同摩擦单分散颗粒球在压实过程中的 Edwards 热力学参数与弛豫时间，证明颗粒系统总体遵循 Adam-Gibbs 关系。
2024-09-08 cond-mat.soft
Reorganization of a 2D disordered granular medium due to a small local cyclic perturbation
我们测量实验的重排，由于一个小的本地化的循环位移施加到重力下的刚性颗粒在一个二维几何形状的包装。通过考虑单个粒子位移和粗粒位移场以及平均堆积分数和配位数，我们分析了对这种扰动的响应的演化。我们发现，位移响应是相当长的范围内，并发展相当大的循环次数。我们表明，一个小的差异，在制备方法（诱导自攻容器）导致显着的修改的响应，虽然包装分数的变化是分钟。不仅初始响应，而且其进一步的演化也随着制备而改变，表明系统在许多循环之后仍然保留初始制备的记忆。然而，经过足够数量的周期，两种制备方法的位移响应收敛到一个近径向场与1/r衰减的扰动源。所观察到的制备方法之间的差异似乎与配位数的变化有关（配位数对堆积的演变比堆积分数更敏感）。具体地说，它可以理解为局部拱断裂的影响，这会影响力的横向传递。
2006-05-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A model for the onset of oscillations near the stopping angle in an inclined granular flow
我们提出了一个解释中看到的密集，倾斜流动的非弹性，摩擦球的数值模拟振荡的发病。它是基于无序和有序碰撞状态之间的相变，这种相变可能被力链的形成所中断。有序态和无序态之间的低频振荡发生在弱颠簸的基底上;在强颠簸的基底上的高频振荡涉及延伸到基底并中断相变的粒子链的形成。状态方程的不稳定部分引起的振荡的预测频率和振幅与模拟中看到的相似，并且它们以相同的方式取决于接触刚度。这种振动可能是流沙产生的声音的来源。
2013-12-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The propagation of Elastic Waves in Granular Solid Hydrodynamics
玻璃微珠中弹性波的各向异性、应力相关速度--由Y。Khidas和X. Jia，见[Phys. Rev. E，81：021303，2010年2月] --被证明可以很好地用"颗粒固体流体力学“来解释，这是一种关于颗粒行为的宏观理论。由于该理论没有涉及组构各向异性，因此组构各向异性对声音的影响值得怀疑。
2010-10-12 cond-mat.soft physics.geo-ph
Time reversal of ultrasound in granular media
对超声在颗粒填料中的时间反转聚焦进行了实验研究。从压缩或剪切换能器源发射的脉冲弹性波由TR反射镜测量，在时间上反转并反向传播。我们发现，TR的弹道相干波的源位置是非常强大的驱动幅度，但提供了差的空间分辨率。相比之下，多重散射尾波通过透镜效应在小振幅下提供更精细的TR聚焦。然而，在大幅度，这些TR聚焦信号显着下降，由于振动引起的重排的接触网络，导致TR不变性的故障。我们的观察表明，颗粒声学是在粒子运动和波传播的扰动敏感性方面。这些实验室实验的支持下，在无序的2D渗流网络的质量和弹簧的弹性波传播的数值模拟，并应有助于在自然过程中的源定位问题。
2016-09-06 cond-mat.soft
Acoustic measurement of a granular density of modes
在玻璃和其他无序材料中，对振动态密度的测量表明，与晶体材料中的德拜标度相比，过多的长波长（低频）模式与机械刚度的损失有关。在本文中，我们提出了一种新的技术来测量模式（DOM）在一个真正的颗粒材料，在其中我们模仿热激发使用白噪声声波的密度。由此产生的振动检测与压电传感器嵌入内部的一个子集的颗粒，从中我们能够计算DOM通过频谱的速度自相关函数，以前应用于热系统中的技术。单个粒子的速度分布被观察到是高斯分布，但由于单个分布的宽度不同，总体分布是非高斯分布。尽管这种偏离一个真正的热系统，我们发现，DOM表现出几个热的功能，包括德拜标度在压缩的六角形有序包装，并增加在低频率模式的围压降低。在无序包装，我们发现，一个特征频率$f_c$随压力的增加，但更弱的比已经观察到的模拟无摩擦包装。
2012-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Force and geometric signatures of the creep-to-failure transition in a granular pile
Swarthmore College（斯沃斯莫尔学院）；University of Michigan（密歇根大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
研究通过实验探讨颗粒堆中蠕变与破坏的特征，分析力网络和空隙几何结构的变化，揭示蠕变-破坏过渡的力学与几何机制。
2026-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dispersive wave propagation in disordered flexible fibers enhances stress attenuation
本研究通过实验和计算分析了冲击应力波在无序柔性纤维堆积体中的传播，发现色散波传播在较大长径比和中等柔性的系统中更普遍并增强应力衰减，为改进颗粒材料阻尼技术提供了新见解。
2024-09-17 cond-mat.soft physics.app-ph
An exact expression of three-body system for the complex shear modulus of frictional granular materials
提出三粒子模型研究振荡剪切下堵塞摩擦颗粒材料的非线性力学响应，推导出复剪切模量的精确解析表达式，满足堵塞点附近标度律，能以单一拟合参数再现无序多体系统结果。
2023-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spanning the Scales of Granular Materials: Microscopic Force Imaging
如果你走在沙滩上，它会支撑你的体重。沙子中颗粒之间的无序力量是如何组织起来的，以防止你下沉？这个简单的问题在实验上很难回答：测量深埋晶粒之间的三维力是一项挑战。我们在这里描述的实验中，我们已经成功地测量内的颗粒填料受到控制变形的力量。我们通过平均、平均场计算将测量的微观尺度力与宏观尺度包装力响应联系起来。该计算解释了填料结构和接触变形的组合如何产生填料的意外机械响应，并揭示了令人惊讶的微观颗粒变形增强机制。
2014-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quasi-localized vibrational modes, Boson peak and sound attenuation in model mass-spring networks
本研究提出一种构建无序质量-弹簧网络的算法，通过调控局部弹性涨落模拟玻璃的弹性特性，复现了其振动特征与稳定度的关联，为研究玻璃振动异常提供新方法。
2023-04-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evidence of Raleigh-Hertz surface waves and shear stiffness anomaly in granular media
由于赫兹接触的非线性，颗粒物质中的声速随着压力而增加。在重力下，非线性弹性描述预测声传播仅可能通过表面模式，称为瑞利-赫兹模式，并由折射率梯度引导。在这里，我们直接证明这些模式在一个受控的实验室实验，并用它们来探测的弹性性能的颗粒填料下消失的围压。横向和矢状模式的形状和色散关系进行比较，包括有限尺寸效应的非线性弹性的预测。这允许测试在接近堵塞过渡处是否存在剪切刚度异常。
2008-03-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Stress transmission in planar disordered solid foams
平面开孔多孔固体中的应力传递分析使用最近的理论开发的边缘刚性颗粒组件。这是通过在两个系统之间构建一对一映射而实现的。一般的三价网络映射到粗糙晶粒的组件，而观察到高原规则的网络，映射到光滑晶粒的组件。应力传递方程的本构部分通过新的组构张量将应力直接耦合到细胞结构的局部旋转无序。分析的一个有趣的结果是，应力场可以确定的微观结构独立的应力-应变信息。这重新定义了这些材料的结构-性能关系问题，并对这种形式主义与弹性理论之间的关系提出了问题。偏离传统固体的应力传递方程已被解释为一种新的固体物质状态的颗粒状组件的上下文中，这种解释的相关性的物质状态的细胞固体进行了讨论。
2003-01-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Compaction of Rods: Relaxation and Ordering in Vibrated, Anisotropic Granular Material
我们报告的实验，以测量的时间和空间演变的各向异性，圆柱形颗粒状材料的包装安排，使用高分辨率电容监测。在这些实验中，颗粒的配置开始从一个最初的无序，低包装分数的状态，并在垂直振动下发展到一个密集的，高度有序的，在其中的长颗粒轴与垂直管壁对齐的状态。我们发现，取向有序的过程是反映在一个特性，急剧上升的地方包装分数。在包装内部的任何给定高度，排序从容器壁开始并向内进行。我们探索的本地以及高度平均的包装分数作为振动参数的函数的演变，并比较我们的结果进行松弛实验球形颗粒状材料。
2000-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress Propagation in Two Dimensional Frictional Granular Matter
的应力分布和晶粒的重新取向，在一个点的力施加到一个预加载的二维颗粒系统，计算的背景下的连续理论，结合纹理的包装。当高摩擦力阻止颗粒间接触处的滑动时，各向异性填料沿着两个峰传播应力，这两个峰合并成一个单峰，因为填料被无序化成较低的各向异性结构;这个单峰可能比各向同性情况下更宽或更窄，这取决于填料的制备。在较低的摩擦，有效的处理滑动接触产生尖锐的峰值，并最终奇异的极限，应力沿直线传播。最近的实验，以及双曲线模型的方面，根据这些结果进行了讨论。
2002-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shocks near Jamming
非线性声音是一种极端现象，通常在剧烈爆炸后的固体中观察到。但颗粒介质是不同的。当它们卡住时，这些脆弱和无序的固体表现出消失的刚性和声速，因此即使是微小的机械扰动也会形成超音速冲击。在这里，我们进行模拟，其中二维堵塞颗粒填料动态压缩，并证明，基本激发是强烈的非线性冲击，而不是普通的声子。我们捕获的压力和冲击强度的冲击速度的完全依赖于一个令人惊讶的简单的分析模型。
2011-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The tail of the contact force distribution in static granular materials
我们数值研究的分布P（f）的接触力在无摩擦珠包，平均在所有可能的力网络配置的合奏。我们采用伞形抽样来解决大f时P（f）的渐近衰减问题，并确定二维和三维有序和无序系统的P（f）降到10^{-45}阶的值。我们的研究结果明确地表明，在系综方法中，力分布的衰减比指数衰减快得多：P（f）~ exp（-f^α），对于2D系统，α \approx 2.0，对于3D系统，α \approx 1.7。
2007-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Wave spectroscopy in a driven granular material
驱动颗粒介质构成了非平衡统计物理学中的模型系统。通过类比，把粒状粒子的运动比作原子的运动，就可以得到相变的宏观等价物。在这里，我们研究流体和晶体状的二维状态在一个驱动的颗粒材料。在我们的实验装置中，一个可调的磁场诱导和控制远程颗粒之间的相互作用。我们使用高速录像来分析静止状态下单个粒子的速度波动。使用统计平均，我们发现，粒子自组织成集体激发的频率波数空间中的色散关系的特点。这些发现揭示了类似于凝聚态声子的机械波在受驱动的颗粒介质中传播。当磁耦合较弱时，波是纵向的，正如流体相所预期的那样。当耦合较强时，纵波和横波都传播，这通常在类固体相中看到。我们使用粒子的空间分布和它们的相互作用势来模拟色散关系。最后，由等效声速推求颗粒集合体的弹性参数，从而实现了颗粒材料的光谱学研究。
2022-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface elastic waves in granular media under gravity
由于赫兹接触的非线性，颗粒物质中的声速$c$预期随着压力增加为$P^{1/6}$。在重力作用下，静止的颗粒层就这样分层，从而使体波向表面折射。我们调查波的传播的弹性描述的框架中考虑到颗粒物质的主要特点：应力和应变之间的非线性和屈服过渡的存在。在这种情况下，我们表明存在的波局部化在自由表面--~像瑞利波~--但与波导效应有关的非线性赫兹接触。色散关系示出了离散数量的模式，其对应于局部化在矢状面中的模式，但也对应于横向模式。这些波的传播速度最后进行比较，在该领域最近的测量，在沙丘的表面。
2006-01-25 cond-mat.other cond-mat.soft
Fracture of a model cohesive granular material
我们实验研究了模型粘性颗粒介质的断裂机制，该介质由固化聚合物桥连接在一起的玻璃珠组成。例如，这种材料的弹性响应可以通过改变聚合物相的交联来控制。在这里，我们表明，它的断裂韧性可以通过调整聚合物桥的刚度和尺寸的数量级进行调整。我们从一系列材料制备下的断裂测试中提取了定义明确的断裂能。发现这种能量与桥的横截面积成线性比例。最后，X射线显微计算机断层扫描显示，裂纹扩展是由位于界面处的每个珠粒的约一个聚合物桥的粘合失效以及失效平面附近的微裂纹驱动的。我们的研究结果提供了洞察这种模型材料的断裂机制，和无序的粘性颗粒介质的力学性能一般。
2016-11-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanches can increase stored energy in a granular fault
Université Lyon 1-CNRS, Institut Lumière Matière（里昂第一大学-法国国家科学研究中心，光与物质研究所）
本文通过同步测量发现，颗粒断层中的雪崩可同时导致膨胀和弹性储能增加，表明雪崩能将应力重分布至更高载荷构型，对断层物理有重要意义。
2026-09-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.geo-ph
Mapping forces in 3D elastic assembly of grains
我们对无序材料（如颗粒堆、泡沫、乳液或稠密悬浮液）的弹性和流变学的理解依赖于改进实验工具来表征它们在颗粒尺度上的行为。虽然2D观测现在在实验室中进行，但3D测量仍然是一个挑战。在本文中，我们使用一个简单的模型系统，一个软弹性球的包装，说明X射线显微层析成像的能力，以说明颗粒系统的内部结构和局部行为。图像分析技术可以解析晶粒的位置、形状和接触面积;这用于研究材料的微观结构及其在应变时的演变。除了形态测量，我们开发了一种技术来量化接触力和估计内部应力张量。正如本文所述，这为三维无序系统的静态和动态测量打开了大门
2010-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Impact of elastic heterogeneity on the propagation of vibrations at finite temperatures in glasses
声波如何在无序固体中传播的某些方面仍然不清楚。最近的研究表明，无序固体的一个特征似乎会影响中尺度的振动激发，即局部弹性不均匀性。声波的传播已被证明是强烈的影响，不均匀的材料的机械特性，添加到标准的非谐耦合，在有限的温度下，达到极其复杂的传输性能。在这里，我们解决这些问题的情况下，一个简单的原子玻璃形成，分子动力学计算机模拟。特别是，我们专注于横向分量的振动激励的动态结构因素，并在扩展的频率范围内的声音色散和衰减的温度依赖性的特征。我们提供了一个完整的图片如何弹性异质性确定运输的振动激发，也基于直接比较的数值数据与预测的非均匀弹性理论。
2019-12-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transmission and reflection of strongly nonlinear solitary waves at granular interfaces
孤波阵面与由两个强非线性非粘性颗粒晶格形成的界面的相互作用显示出丰富的行为，其特征在于在界面附近的连续运动方程的故障。通过将孤立波视为具有有效质量的准粒子，我们构建了一个直观的（能量和线性动量守恒）离散模型来预测当入射孤立波阵面平行于界面从较密的颗粒六方晶格移动到较轻的颗粒六方晶格时所产生的透射孤立波的振幅。我们的研究结果与模拟相印证。然后，我们成功地将此模型扩展到倾斜的接口，在那里我们发现，孤立波的折射和反射的角度如下，低于临界值，模拟斯涅耳定律中的孤立波速度取代的声速，这是零的声波真空。
2013-03-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
