Criticality of the viscous to inertial transition near jamming in non-Brownian suspensions
Cornell University（康奈尔大学）
研究非布朗悬浮液接近阻塞时粘性到惯性转变的临界性，揭示微结构发散长度尺度对转变的影响
2024-10-16 cond-mat.soft
Slow and fast particles in shear-driven jamming: critical behavior and finite size scaling
本研究通过二维非布朗粒子剪切驱动模拟，发现慢、快粒子分别主导两种过程，揭示了剪切黏度发散、标度修正项及长程速度关联的不同主导机制，明确黏度发散与关联长度发散仅间接相关。
2023-06-13 cond-mat.soft
Signature of jamming under steady shear in dense particulate suspensions
在增加的施加剪切应力（$σ$）下，许多致密颗粒悬浮液的粘度急剧增加超过应力起始（$σ_0$），这种现象称为不连续剪切增稠（DST）。最近的研究指出，某些悬浮液在高颗粒体积分数（$ϕ$）下可以转变为应力诱导的类固体剪切堵塞（SJ）状态。SJ状态产生有限的屈服应力，因此不同于剪切增稠状态。在这里，我们研究的稳态剪切增稠行为形成的稠密悬浮液分散胶体聚苯乙烯颗粒（PS）在聚乙二醇（PEG）。我们发现，对于小的$σ$值的悬浮液的粘度作为$ϕ$的函数，可以很好地描述Krieger-Doughnut（KD）关系。然而，对于较高的$σ$（$>> σ_0$）值，KD关系系统地高估了测量的粘度，特别是对于较高的$ϕ$值。这种系统性偏差可以通过由于流动引起的固体样SJ状态的失效而导致的样品的弱化来合理化。使用Wyart-Cates模型，我们提出了一种方法来预测SJ开始从稳态流变测量。我们的结果进一步支持剪切下的样品边界的原位光学成像。
2019-11-22 cond-mat.soft
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
Rheology of dense granular suspensions under extensional flow
我们研究了颗粒悬浮体在各种拉伸变形和简单剪切下的数值模拟。的粘度和Trouton的比率（拉伸剪切粘度的比率）的固体体积分数$ϕ$接近零惯性的极限的函数计算。无摩擦颗粒的悬浮液遵循牛顿Trouton的比例$ϕ$一直到$ϕ_0$，一个通用的卡点，是独立的变形类型。与此相反，摩擦颗粒导致的变形类型相关的堵塞分数$ϕ_m$，这是最大的剪切流。因此，特劳顿的比率从牛顿开始，但发散为$ϕ\toϕ_m$。我们解释了这种差异，在悬浮液中的摩擦颗粒考虑在堵塞的颗粒排列。虽然无摩擦颗粒悬浮液在堵塞时具有几乎各向同性的微结构，但摩擦允许更多的各向异性接触链，这允许在较低的$ϕ$下堵塞，但引入了协议依赖性。最后，我们提供的证据表明，粘性数流变学可以从剪切延伸变形，特别是成功的崩溃无摩擦颗粒。拉伸变形是悬浮液流变学中的一个重要类别，与浆料加工、造粒和高性能材料有关。
2018-04-22 cond-mat.soft
Slow and fast particles in shear-driven jamming: critical behavior
本研究通过二维剪切驱动堵塞模型模拟，发现速度分布对应快慢两种物理过程，分别主导剪切黏度的发散项与标度修正项，且关联行为与黏度解耦，揭示其为特殊临界现象。
2023-06-13 cond-mat.soft
Duality in Shearing Rheology Near the Athermal Jamming Transition
我们考虑了软核无摩擦圆盘在非热干扰跃迁附近的二维流变学。从双分散，过阻尼，粒子的数值模拟，我们认为，低于干扰的粘度的发散特性的硬核限制，独立于特定的软核相互作用。我们开发了一个从软核到硬核粒子的映射，恢复了早期尺度分析中发现的所有关键行为。使用这个映射，我们推导出一个对偶关系，给出了指数的非线性赫歇尔-Bulkley流变学以上堵塞的发散粘度以下堵塞的指数。
2012-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Macroscopic Discontinuous Shear Thickening vs Local Shear Jamming in Cornstarch
我们研究了玉米淀粉中不连续剪切增稠（DST）的出现，通过结合宏观流变学和局部磁共振成像（MRI）测量。我们带来的证据表明，宏观DST观察到只有当流分离成低密度流动和高密度堵塞区域。在剪切增稠稳定状态下，流动区域的局部流变性不是DST，而是显著的剪切稀化。因此，我们的数据表明，在DST期间测得的应力跳，在玉米淀粉，不捕获一个次要的，高粘度的分支的本地稳定流变学，但结果从剪切堵塞限制的存在，在体积分数相当显着低于随机紧密包装。
2015-01-22 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
Shear flow of non-Brownian suspensions close to jamming
采用相关耗散力的简化模型，数值研究了堵塞附近稠密悬浮液流变学的动力学机制。我们表明，速度波动控制的耗散率，因此悬浮液的有效粘度。这些波动是类似的准静态模拟和有限应变率计算与各种阻尼方案。我们的结论是，颗粒轨迹的统计特性-特别是速度波动的临界指数相对于体积分数ε-仅弱依赖于耗散机制。相反，它们是由位阻效应决定的，这是准静态模拟中的主要驱动力。由此可以推导出悬浮液粘度随粘度变化的临界指数，并与实验数据相吻合。
2012-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dense suspensions of elastic capsules: normal stresses, yield stress, jamming and confinement effects
我们研究了弹性胶囊的致密悬浮液的剪切流变学，以无聚集的红细胞作为生理相关的例子。粒子是非布朗运动的，并且仅通过流体动力学和短程排斥力相互作用。在悬浮液中的不同的应力机制的分析表明，粘度是由胶囊的剪切弹性，而排斥力是次要的。提供了高于临界体积分数的动态屈服应力的证据，并且与胶囊的弹性性质有关。剪切应力被发现遵循一个关键的干扰的情况下，是相当不敏感的翻滚到坦克踩踏过渡。颗粒压力和法向应力的差异显示出一定的敏感性的细胞的动态状态，并表现出特征缩放，以下的行为的一个单一的颗粒，在坦克踩踏制度。在有效介质模型方面的流体相的粘度的行为是合理的。此外，限制效应，这增加了整体的幅度和增强剪切变稀的粘度的作用，进行了讨论。
2014-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.med-ph
Behavior of pressure and viscosity at high densities for two-dimensional hard and soft granular materials
数值研究了二维剪切颗粒集合体中的压力和粘性。当从没有耗散的单分散硬盘系统开始并向（i）多分散，（ii）具有（iii）相当大的耗散的软颗粒系统移动时，压力和粘度的行为都是平稳地定性变化的。在单分散体系的刚性、弹性限度中，粘度与与$ϕ_η \simeq 0.7$的面积分数差近似成反比，但在$ϕ_η$处压力仍然有限。另一方面，在适度软的、耗散的和多分散的系统中，我们证实了最近的理论预测，即标度压力（除以动力学温度$T$）和标度粘度（除以$\sqrt{T}$）在相同的密度下发散，即，干扰转变点$ϕ_J > ϕ_η$，其指数分别为-2和-3。此外，我们观察到，干扰过渡的临界区域变得不可见的恢复系数接近统一，即消失耗散。为了理解这两种不同的预测之间的冲突的压力和粘度的发散，从软到硬的颗粒的过渡进行了详细的研究，并定义为各种时间尺度的比值的无量纲控制参数。我们引入了一个无量纲数，即耗散率和剪切速率的比率，它可以识别从非常硬的，即刚性磁盘的缩放到软的，干扰制度的缩放的交叉。
2010-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality of stress-anisotropic and stress-isotropic jamming of frictionless spheres in three dimensions: Uniaxial vs isotropic compression
我们数值研究了三维系统的无热，过阻尼，无摩擦球，使用一个简化的非布朗悬浮模型。我们计算的体积粘度下的单轴和各向同性压缩作为一种手段来解决的问题，是否应力各向异性和应力各向同性干扰是在同一个关键的普遍性类。进行临界尺度分析的系统压力$p$，剪切应力$σ$，和宏观摩擦$μ=σ/p$，作为功能的颗粒包装分数$ϕ$和压缩率$\dotε$，我们发现所有的关键参数比较各向同性和各向异性的情况下，很好的协议。特别地，我们确定当从下面接近堵塞时，体积粘度发散为$p/\dotε\sim (ϕ_J-ϕ)^{-β}$，具有$β=3.36\pm 0.09$。我们进一步证明，每个粒子的平均接触数$Z$也可以写在一个缩放形式的$ϕ$和$\dotε$的函数。再次，我们发现单轴和各向同性的情况下，很好的协议。我们将我们的结果与先前的模拟和理论预测进行比较。
2022-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal scaling of shear thickening suspensions under acoustic perturbation
本研究通过实验将声学扰动对悬浮液粘度的影响纳入普适标度框架，揭示了声学扰动等效于有效粒子间排斥力，实现了对剪切增稠行为的定量预测与实时控制。
2025-10-13 cond-mat.soft
Fluid dynamics and jamming in a dilatant fluid
通过引入一个状态变量，建立了一个适用于强剪切增稠流体的唯象流体动力学模型。纳维-斯托克斯方程与状态变量场耦合，状态变量场响应于流体被剪切时的局部剪切应力而演化。假设粘度取决于状态变量，并且由于堵塞而在某个值处发散。我们表明，耦合的流体动力学与剪切增稠导致振荡不稳定的剪切流。该模型还显示了流体对强烈外部冲击的特殊响应。
2010-10-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Critical Scaling of Compression-Driven Jamming of Athermal Frictionless Spheres in Suspension
我们研究数值系统的无热，过阻尼，无摩擦的领域，在非布朗悬浮，在二维和三维。以固定的压缩率$\dotε$各向同性压缩系统，我们研究了在干扰过渡的临界行为。有限的压缩率引入了一个控制时间尺度，它允许人们探测与干扰相关的临界时间尺度。正如以前发现的稳态剪切驱动的堵塞，我们发现压缩驱动的堵塞，压力服从一个关键的缩放关系作为包装分数$ϕ$和压缩率$\dotε$的函数，并且体积粘度$p/\dotε$发散堵塞。缩放分析确定与压缩驱动的干扰转变相关联的临界指数。我们的研究结果表明，应力各向同性，压缩驱动，堵塞可能是在相同的普遍性类应力各向异性，剪切驱动，堵塞。
2021-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality of Jamming Criticality in Overdamped Shear-Driven Frictionless Disks
我们在两个不同的能量耗散模型下，研究了二维过阻尼剪切驱动无摩擦圆盘的干扰跃迁的临界性：（i）Durian的气泡模型，其耗散与接触的颗粒的速度差成比例，以及（ii）Durian的“平均场”近似（i），由于颗粒和平均均匀剪切流速之间的速度差而具有耗散。通过考虑速度的相关性，有限尺寸的行为的压力，和粘度的压力模拟，我们认为，这两个模型共享相同的临界行为。
2014-09-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Complete mathematical theory of the jamming transition: A perspective
本文从第一性原理回顾堵塞转变的微观数学理论，基于微观可逆哈密顿量统一推导出剪切模量消失和黏度发散的定量预测，并与数值模拟结果实现无参数一致。
2025-01-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear jamming and fragility of suspensions in a continuum model with elastic constraints
在施加的牵引力下，流体中高度浓缩的固体颗粒悬浮液可以从它们流动的状态转变为它们作为弹性固体抵消牵引力的状态：剪切堵塞状态。值得注意的是，悬架可以通过简单地反转牵引力来恢复流动状态。一个张量模型，并在范例的情况下进行测试。我们表明，要再现剪切堵塞的现象，在通用的几何形状，它是必要的链接这种效果的弹性响应所支持的悬浮微结构，而不是分散的粘度。
2021-09-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear jamming transition in alternating shear rotation for frictional and frictionless suspensions
本文通过数值模拟研究摩擦与无摩擦悬浮液的交替剪切旋转，揭示角度对阻塞点、接触与流体动力学应力及微观结构的不同影响。
2025-03-16 cond-mat.soft
Three-dimensional jamming and flows of soft glassy materials
各种无序的致密系统，如泡沫、凝胶、乳液和胶体悬浮液，在屈服应力以下表现出从液态（它们流动）到固态的堵塞转变。通过强大的3D表征手段对其结构进行了深入研究，显示出与玻璃的一些相似之处，这导致将其称为软玻璃材料。然而，尽管它的重要性，地球物理和工业应用，其流变行为，其微观起源，仍然知之甚少，特别是因为它的非线性性质。在这里，我们从两个原始的实验表明，一个简单的三维连续描述的软玻璃材料的行为可以建立。我们首先表明，当一个流是强加在某些方向上有没有屈服阻力的二次流：这些系统总是unjammed同时在所有方向的空间。三维堵塞准则似乎是大多数固体中遇到的塑性准则。我们还发现，它们在与主流垂直的方向上表现为简单液体;它们的粘度与主流剪切速率成反比，作为剪切诱导结构松弛的特征，与温度驱动的结构松弛非常相似和密度在其他玻璃体系中。
2011-05-03 cond-mat.soft
Constraint ratio controls viscosity in shear thickening suspensions
University of Chicago（芝加哥大学）；Harvard University（哈佛大学）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究通过约束比模型揭示剪切增稠悬浮液粘度增大的机制，利用接触力学与粒径 jamming 物理，提出约束比作为关键控制参数，实现流变数据统一建模。
2026-03-13 cond-mat.soft
Boundary compliance selects heterogeneous dynamics in shear-thickening suspensions
Changsha University of Science and Technology（长沙理工大学）；Xi'an Jiaotong University（西安交通大学）；Kyushu University（九州大学）
研究发现边界合规性影响剪切增稠悬浮液的流动行为，通过调节油粘度控制边界合规性，揭示了异质结构的寿命和形态选择机制，为理解剪切增稠、剪切阻塞和约束力学间的相互作用提供新见解。
2026-02-05 cond-mat.soft
Shear thickening of cornstarch suspensions as a re-entrant jamming transition
我们研究了玉米淀粉悬浮液的流变学，玉米淀粉悬浮液是一种非布朗粒子的致密体系，具有剪切增稠性，即粘度随着剪切速率的增加而增加。使用MRI测速仪，我们表明，悬浮液具有屈服应力。从经典流变学可以得出，作为所施加应力的函数，悬浮液首先是固体（屈服应力），然后是液体，然后当其剪切增稠时再次是固体。发现增稠的起始剪切速率取决于测量几何形状：剪切单元的间隙越小，发生增稠的剪切速率越低。剪切增稠则可以解释为雷诺双折射的结果：在流动下的系统想要膨胀，但相反地经历了堵塞转变，因为它是受限的，如通过测量作为剪切速率的函数的悬浮液的膨胀所证实的。
2007-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear thickening, frictionless and frictional rheologies in non-Brownian suspensions
悬浮在牛顿流体中的颗粒提高了粘度，并且通常还引起剪切速率依赖性流变学。特别是，在大固体体积分数下可能会观察到明显的剪切稠化。在最近的一篇文章（R。濑户河J.F.马里Morris和M. M.丹尼，物理学评论快报，111：218301，2013），我们已经考虑了再现实验观察到的剪切增稠行为（包括不连续剪切增稠（DST））的最小组分组。我们已经发现摩擦接触力是必不可少的，并且能够通过包括这种物理成分以及粘性润滑的模拟来再现实验行为。在这篇文章中，我们深入研究了摩擦的影响，并表示在框架中的干扰过渡。堵塞转变时的粘度发散是悬浮液流变学中的一个众所周知的现象，反映在粘度的许多经验定律中。摩擦可以影响这种发散，并且特别地，如果颗粒是摩擦的，则堵塞填充分数减少。在这里提出的物理描述中，剪切增稠是这种效应的直接结果：随着剪切速率的增加，摩擦随着更多接触的形成而越来越多地被并入，导致从大部分无摩擦流变学转变为大部分摩擦流变学。这一结果是重要的，因为它转移的重点从润滑流体力学和详细的微观相互作用的几何形状和空间约束接近堵塞过渡。
2014-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analogous Viscosity Equations of Granular Powders Based on Eyrings Rate Process Theory and Free Volume Concept
本文借用热力学系统中的粘性概念来描述颗粒粉末的流动性，并类比地定义了颗粒温度。Eyrings速率过程理论和自由体积概念已被证明是非常强大的，在处理许多热激活现象，在各种各样的领域，被用来推导在一个简单的剪切下的颗粒粉末的粘度方程。由于缺乏直接确定颗粒材料粘度的仪器和方法，所获得的粘度方程仅用描述粉末流动性的经验实验观察进行检查。连续的剪切增稠，而不是不连续的剪切增稠的预测和发现是依赖于剪切速率，颗粒之间的内聚能，和颗粒的体积分数，虽然不连续的剪切增稠可能仍然会发生，如果在剪切过程中满足某些条件，如局部颗粒体积分数的方法所产生的剪切诱导的不均匀性堵塞点。在粘性方程的基础上，提出了干燥颗粒粉末流动的基本机理，为更基本、更一致地衡量粉末流动性奠定了基础，至少为一致地定义颗粒粉末的粘性提供了一种方法。由于采用相同的方法来推导颗粒粉末的粘度方程，用于推导液体，胶体悬浮液和聚合物材料的粘度方程，无热和热系统，从而统一与一个单一的方法。
2015-08-21 cond-mat.soft
Fluid-Glass-Jamming Rheology of Soft Active Brownian Particles
本研究数值模拟软活性布朗粒子二元混合物的剪切流变，发现低剪切速率下牛顿区、高剪切速率下剪切变稀及高密度下屈服应力，构建活性替代温度的流体-玻璃-堵塞相图，表明致密无序活性固体主要由无热堵塞主导。
2023-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Universal scaling of shear thickening transitions
该研究将剪切增稠解释为刚性转变的前兆，提出基于无摩擦堵塞点到摩擦剪切堵塞的普适交叉标度函数的黏度理论，并通过实验证实不同悬浮液系统的黏度可坍缩为单一普适曲线。
2023-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Shear thickening and jamming of dense suspensions: the "roll" of friction
基于粒子的模拟不连续剪切增稠（DST）和剪切堵塞（SJ）悬浮液被用来研究应力激活的约束的作用，重点是抵抗齿轮状滚动。滚动摩擦降低了DST和SJ所需的体积分数，与具有粘合剂表面化学和“粗糙”颗粒形状的真实悬浮液定量一致。与仅滑动摩擦相比，它设置了摩擦力网络的独特结构，并且从动力学的角度来看，导致速度相关长度的增加，部分原因是粘度增加。因此，滚动摩擦的物理特性是全面理解强剪切增稠材料的关键因素。
2020-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Critical scaling of diffusion coefficients and size of rigid clusters of soft athermal particles under shear
Research Alliance Center for Mathematical Sciences, Tohoku University（东北大学数学科学研究联盟中心）；Department of Physics, Nagoya University（名古屋大学物理系）
研究剪切下软无热颗粒刚性簇的自扩散系数和关联长度，发现接近阻尼转变密度时流曲线可折叠，扩散系数与关联长度和应变率成正比。
2020-03-10 cond-mat.soft
Shear jamming and nonlinear rheology of chocolate suspensions
CUNY City College of New York（纽约市立大学城市学院）；Mondelēz International（亿滋国际）
研究揭示了巧克力浆作为粘附性悬浮液的流变特性，通过摩擦与粘附的相互作用控制流动，为构成本模型提供了定量基准。
2026-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal scaling in the rheology of dense cellular systems
Emory University（埃默里大学）
本研究通过模型细胞单层实验，发现密集组织在恒定应力下表现出丰富的非线性流变相图，并证明不同流变区域的宏观粘度由同一物理参数控制的普适标度行为描述，揭示了形状驱动的拓扑约束在生物力学调控中的关键作用。
2026-06-16 cond-mat.soft
Jamming modulates coalescence dynamics of shear-thickening colloidal droplets
本文研究剪切增稠胶体液滴的聚并动力学，发现其颈部生长遵循亚牛顿幂律，且颗粒分数超过堵塞分数时聚并显著延迟，并通过修正悬浮液黏度的理论模型解释了该现象。
2023-10-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective temperature and jamming transition in dense, gently sheared granular assemblies
我们提出了广泛的计算结果的有效温度，定义的波动耗散关系的均方位移和平均位移的晶粒，在一个弱的，外部扰动的作用下，剪切，双分散颗粒包装的可压缩球体。我们研究了这个参数的剪切速率和体积分数，颗粒的类型和可观察到的波动耗散关系的依赖性。我们发现系统中不同示踪粒子的温度相同。对于足够慢的剪切，温度变得与剪切速率无关，这表明它是堵塞填料的有效温度。然而，我们也表明，协议的有效温度为不同的可观的只是近似的，很长一段时间，这表明，这个定义可能无法捕获系统的全部热力学。另一方面，我们发现之间的动态有效温度和紧凑性计算假设所有堵塞状态是等概率的。因此，温度的这个定义可以捕获颗粒材料的遍历假设的一个实例，如由理论形式主义提出的堵塞。最后，我们的模拟表明，平均剪切应力和表观剪切粘度遵循通常的复杂流体的剪切速率的关系。我们的研究结果表明，剪切的应用诱导堵塞在填料的颗粒相互作用的切向力。
2005-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopically grounded constitutive model for dense suspensions of soft particles below jamming
University of Geneva（日内瓦大学）；Université Grenoble Alpes & CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学与法国国家科学研究中心，LIPhy实验室）
本文提出一个基于微观机制的构型模型，用于描述致密软粒子悬浊液在阻尼转变以下的流变学特性，预测了剪切稀释和正应力差异等行为。
2023-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming memory into acoustically trained dense suspensions under shear
研究提出利用声学扰动在剪切稠密悬浮液中嵌入结构记忆，发现声学训练能诱导剪切阻塞并拮抗性调节剪切应力，从而实现对悬浮液粘度等特性的快速、广泛调控。
2024-04-24 cond-mat.soft
Shear jamming and fragility in fractal suspensions under confinement
在外加应力下，许多致密颗粒悬浮液的粘度急剧增加，这种反应称为不连续剪切增稠（DST）。在某些情况下，所施加的应力甚至可以将悬浮液转变成固体状剪切堵塞状态。虽然剪切堵塞（SJ）已经探讨了稠密悬浮液的颗粒具有明确的形状，这样的分形对象的现象还没有被探索。在这里，使用流变学和原位光学成像，我们研究了限制下的多壁碳纳米管（MWCNT）的超稀分形悬浮液的流动行为。在起始体积分数为$ϕ\sim$ 0.5%时，分形悬浮液可以直接从流动状态转变为SJ状态，而不需要经过一个附加的DST，这一转变明显低于传统的稠密悬浮液（$ϕ\sim$ 55%）。超低浓度使我们能够证明SJ状态的脆弱性和相关的接触动力学，这在悬浮液中仍然是实验未探索的。此外，使用广义Wyart-Cates模型，我们提出了一个通用的相图分形悬浮液，捕捉SJ的可能性，没有事先DST在很宽的范围内的剪切应力和体积分数。
2022-11-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Shear flow of non-Brownian rod-sphere mixtures near jamming
本文利用离散元方法研究非布朗棒-球混合物在致密堆积下的剪切流变，发现堵塞点随棒长径比非单调变化，短棒降低黏度而长棒升高黏度，并从堆积与排除体积角度给出机制解释。
2024-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theory for the rheology of dense non-Brownian suspensions: divergence of viscosities and $μ$-$J$ rheology
本文发展了一个以体积分数$φ$为特征的稠密非布朗悬浮液流变学的系统微观理论。对于压力$P$和剪切应力$σ_{xy}$，即$P \sim σ_{xy} \sim \dotγη_0 δφ^{-2}$，该理论成功地导出了堵塞点附近的临界行为（体积分数$φ_{J}$），其中$\dotγ$是剪切速率，$η_0$是溶剂的剪切粘度，并且$δφ= φ_J - φ> 0$是距堵塞点的距离。它还成功地描述了应力比$μ= σ_{xy}/P$相对于粘性数$J=\dotγη_{0}/P$的行为。
2019-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxation times, rheology, and finite size effects
我们进行过阻尼模拟在一个简单的模型的干扰-一个集合的双分散的软核无摩擦的磁盘在两个维度上-的目的是探索不同的数量的有限大小的依赖性，无论是弛豫时间从松弛的能量和压力等效的剪切粘度。该论文的动机是观察[Nishikawa等人，J. Stat. Phys，182，37（2021）]，在弛豫时间$τ$中存在有限尺寸效应，这在临界发散的确定中给出了问题，并且声称这是由于有限尺寸依赖性$τ\sim\ln N$，这使得$τ$成为不明确的量。除了分析以确定整个系统的弛豫时间之外，我们还确定粒子弛豫时间，这使我们能够确定粒子弛豫时间的直方图和平均粒子弛豫时间-这两个量对于分析非常有用。松弛模拟的起始配置是两种不同的类型：完全随机的或从稳定的剪切模拟，我们发现，这两种情况之间的差异比以前注意到的更大，并且从随机配置开始时获得的临界发散的确定中观察到的问题不存在，而不是从剪切配置开始松弛。我们还认为，导致$\ln N$依赖的影响并不像断言的那样有问题。当它涉及到有限尺寸的依赖性的压力等效的剪切粘度，我们发现，我们的数据不支持所声称的强大的有限尺寸的依赖性，而且它是在与人们通常期望的系统与发散的相关长度，这需要一个新的理解的现象的剪切驱动的干扰。
2021-12-02 cond-mat.soft
Dilatancy in the flow and fracture of stretched colloidal suspensions
浓缩颗粒悬浮液在制药、化妆品和食品工业中是常见的，它显示出令人感兴趣的流变学。特别是，在高体积分数下经常观察到的粘度随应变速率的急剧增加（剪切增稠和堵塞）具有很强的实际和根本重要性。然而，这些产品的制造及其随后的分配通常涉及与简单剪切流实验的流动几何形状基本上不同的流动几何形状。在这里，我们表明，拉伸载荷下的胶体流体的长丝的伸长和断裂是密切相关的堵塞过渡中看到的剪切流变学。然而，修改后的流动几何形状揭示了重要的附加效应。使用一个模型系统，几乎硬核的相互作用，我们提供了令人惊讶的强大的粘弹性在这样的胶体流体在张力下的证据。通过高速摄影，我们还直接观察到结晶和造粒效应，这导致断裂超过临界伸长率。
2011-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A constitutive model for viscosity of dense fiber suspension
我们提出了一个本构模型来预测纤维悬浮液的粘度，经历剪切变稀，在不同的体积分数，纵横比，和剪切应力/速率。我们使用直接数值模拟的数据校准模型，并通过预测文献中的实验测量值来证明模型的准确性。我们使用的摩擦系数与纤维之间的正常负载减少定量再现实验观察到的纤维悬浮液中的剪切稀化。在该模型中，与体剪切应力成正比的有效法向接触力决定了有效摩擦系数。剪切应力的升高降低了悬架中的有效摩擦系数。结果，堵塞体积分数随着剪切应力而增加，导致悬浮液粘度的剪切稀化。此外，我们扩展了该模型，以量化悬浮液中的纤维体积分数和纵横比的影响。我们校准这个模型使用的数据从数值模拟的速率控制剪切流。一旦校准，我们表明，该模型可以用来预测不同的体积分数，剪切应力和纵横比的相对粘度。模型预测与文献中的实验测量结果非常吻合。这项研究的结果可以潜在地用于调整纤维尺寸和体积分数，用于在各种应用中设计悬浮液流变学。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Relaxation Times and Rheology in Dense Athermal Suspensions
本文研究了零温下受剪切作用的弹性粒子模型中的阻塞相变。关键量是弛豫时间$τ$，其通过停止剪切并使能量和压力衰减到零而获得。在许多不同的密度和初始剪切速率下，我们进行几次这样的弛豫以确定平均$τ$。我们建立了$τ$以与粘度相同的指数发散，并从$τ$与配位数的关系确定了另一个指数。虽然大多数的模拟是由于粒子相对于一个afferous剪切基板的运动与耗散模型（RD $_0$模型），我们也研究了CD $_0$模型，其中的耗散是由于速度差的磁盘接触，并确认上述指数是相同的这两个模型。我们还考虑了有限尺寸对$τ$和配位数的影响。
2015-03-29 cond-mat.soft
Graph neural network for multitask prediction of rheological and microstructural behavior in suspensions
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
本文提出基于图神经网络的多任务学习框架，用于高效预测悬浮液的流变学和微结构行为，通过隐式映射实现无需显式应力计算的预测。
2026-02-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Role of plasticity in the universal scaling of shear thickening dense suspensions
针对剪切增稠稠密悬浮液两个普适标度区的流动性质差异问题，结合流变学与高速光学成像研究发现，应力升高时平滑流动在标度交叉处转为时空波动流，且该流动与间歇性剪胀、剪切带可塑性及跨体系摩擦接触引发的断裂相关。
2023-10-05 cond-mat.soft
Breakdown of the Stokes-Einstein relation in two, three and four dimensions
低温下扩散率和粘度之间斯托克斯-爱因斯坦（SE）关系的崩溃被认为是液体玻璃动力学的标志之一。理论分析与这种故障与存在的异质动态，并通过扩展，与玻璃形成的脆弱性。我们进行了调查的SE关系的故障在2，3和4个维度，以了解这些相互关系。模型玻璃形成者的模拟结果表明，SE关系的破裂程度随着空间维数的增加而降低。击穿本身可以合理化，通过之间的差异的激活自由能的扩散和粘度（或弛豫时间）在亚当-吉布斯关系在三维和四维。在二维的行为也可以理解在一个广义的亚当-吉布斯关系，在以前的工作中观察到。我们计算各种措施的动态异质性，并发现SE故障和措施的动态异质性的程度一般是相关的，但也有一些例外。我们研究的二维系统显示出在高温和低温下的三维和四维系统的行为模式的偏差。研究的液体的脆弱性被发现与空间维度增加，相反的期望的基础上的脆弱性与异质动态的关联。
2012-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
