Experimentally measuring rolling and sliding in three-dimensional dense granular packings
我们实验测量了一个三维颗粒系统在循环压缩下的可逆性。我们使用折射率匹配的流体对颗粒进行成像，然后使用变分自动编码器的人工智能对图像进行分析。这些技术使我们能够跟踪所有颗粒的平移和3D旋转，其精度足以推断滑动和滚动位移。我们的观察揭示了颗粒流中三维旋转运动所起的独特作用。我们发现，旋转和接触点的运动占主导地位的动力学在散装，远离扰动的来源。此外，我们确定的3D旋转是不可逆的循环压缩下。因此，接触点滑动，这是耗散，积累整个周期。使用数值模拟的准确性，我们的实验支持，我们发现，大部分的耗散发生在散装，其中晶粒旋转比他们翻译。我们的观察表明，需要对三维旋转进行分析，以了解颗粒材料独特而强大的吸收和耗散能量的能力。
2022-08-03 astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Washboard Road: The dynamics of granular ripples formed by rolling wheels
颗粒表面在滚动车轮施加的表面力的作用下往往会产生横向波纹，这种效应称为搓衣板或波纹路。我们报告了实验室实验和软颗粒直接数值模拟的结果。在临界速度以上，波纹图案表现为小块的行波，其最终扩展到整个圆周。涟漪慢慢地向行驶方向漂移。有趣的二次动态饱和涟漪观察，以及各种涟漪的创建和破坏事件。所有这些效应都是通过二维软粒子模拟定性捕获的，在该模拟中，圆盘在周期性盒子中的多分散颗粒床上滚动。这些模拟表明，压实和偏析是不必要的波纹现象。我们还讨论了一个简化的标度模型，它提供了一些深入的不稳定性的机制。
2007-11-25 cond-mat.soft nlin.CD nlin.PS
TinyDEM: Minimal open granular DEM code with sliding, rolling and twisting friction
TinyDEM是一种轻量级的三维颗粒离散元方法求解器，采用四元数避免万向节锁，支持滑动、滚动和扭转摩擦，适用于模拟复杂刚性几何结构。
2025-07-16 cond-mat.soft physics.comp-ph
Rolling Polygons with Granular Material down an Incline
本文报道了一种新的行为，涉及正多边形与n边和填充不同程度的颗粒材料。这些由一组在3D打印机上生产的中空多边形组成，以及一个更大的中空六边形，其侧面是木制的，表面是透明的有机玻璃。空多边形或满多边形在浅坡道角度处立即停止，并在陡坡角度处滚动坡道的整个长度，接近终极速度。这与先前报道的其他研究人员的滚动固体多边形和部分填充的圆柱体的结果是一致的。相反，以浅斜坡角度释放的部分填充多边形加速到“终极速度”，但随后突然停止。移动的距离是可再现的，并且取决于斜坡角度、侧面数量和体积填充比，并且当填充到其总内部体积的0.4时最小化。对于较大的斜坡角度，部分填充的多边形再次接近“终极速度”，但是终极速度被最小化，再次接近0.4的填充比。引入了一个简单的模型，但它仅成功地复制了大角度情况下作为时间函数的速度的总体趋势。
2020-05-04 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Velocity correlations in dense granular gases
研究了球形钢颗粒在倾斜表面上受振荡壁面驱动滚动时的统计特性。由于粒子之间的碰撞和滚动而发生强耗散，并且可以通过改变数量密度来调节。观察到的粒子的速度是相关的大距离可比的系统大小。速度分布严重偏离高斯分布。的偏差的程度，作为测量的峰度的分布，被观察到多达四倍的值对应于一个高斯，信号显着故障的假设可以忽略不计的速度相关性在一个颗粒系统。
2001-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric frustration induces the transition between rotation and counterrotation in swirled granular media
随着颗粒数量的增加，旋流容器中的颗粒材料呈现出一种奇怪的转变：在低密度下，颗粒团以与容器的旋流运动相同的方向旋转，而在高密度下，它以相反的方向旋转。我们使用一个同向旋转的参考系，系统达到一个统计稳定状态的实验和数值研究这种现象。在这种稳定状态下，颗粒形成平移自由度固定的簇，而单个颗粒不断围绕簇的质心循环，类似于在旋转鼓内沿着壁滚动的球。我们表明，过渡到反旋转是摩擦相关的。在高颗粒密度下，摩擦效应导致几何挫折，其阻止颗粒协同滚动和旋转。因此，颗粒团簇像刚体一样在容器壁上无滑动条件地滚动，其必然围绕其自身轴线反向旋转。数值模拟验证了壁-盘摩擦和盘-盘摩擦对于诱导反向旋转都是关键的。
2018-12-10 cond-mat.soft
Importance of convection in the compaction mechanisms of anisotropic granular media
我们报告了在垂直抽头颗粒介质中新的涡旋模式的实验观察。根据攻丝加速度，观察到两种行为。在高加速度下，整个介质中出现一个对流涡，而在低加速度下，两个不稳定的涡出现在介质的上部，并缓慢地压缩下部。我们解释了旋涡的形成，并将它们与颗粒对流。我们的研究结果表明压缩波传播的重要性颗粒压实。
2005-01-11 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Shape of Two-Dimensional Granular Piles
我们研究的表面形状的二维桩使用实验和连续理论的颗粒材料的表面流动（BCRE方程）。我们首先得到一个简单的变换BCRE方程的解析解，并表明，从而预测的表面形状与实验结果吻合良好。通过这种解析解，我们发现这种堆底曲尾的形成不仅取决于颗粒材料的性质，而且还取决于滚动层内颗粒的漂移速度。
2005-03-02 cond-mat.soft
Diffusion and velocity correlations of the phase transitions in a system of macroscopic rolling spheres
我们研究了空气流化颗粒单层，该单层由在金属网格上滚动的塑料球体组成。调整气流，使球体永远不会与网格松散接触，因此动力学可以被视为伪二维（或二维，如果不考虑球体滚动的影响）。我们发现两个令人惊讶的连续过渡，他们都显示两个共存的阶段。此外，在所有的情况下，我们发现共存相显示出很强的能量非均分。在第一个过渡，在弱fluodization，玻璃相共存的无序流体状相。在第二个转变中，六方晶体与流体相共存。我们分析，对于这些两相系统，每个阶段的具体扩散性能，以及速度的相关性。令人惊讶的是，我们发现一个玻璃相在非常低的包装分数和广泛的颗粒温度。这两个阶段的特点也是由一个强大的反相关速度碰撞。因此，这个准二维系统观察到的动力学揭示了具有特殊性质的相变，与众所周知的理论中预测的平衡态对应物的行为非常不同。
2022-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular Solid Hydrodynamics (GSH): a broad-ranged macroscopic theory of granular media
迄今为止，对于颗粒介质一直缺乏统一的连续介质力学理论，有些人认为它不可能存在。使用流体动力学方法推导出的GSH就是这样一种理论，尽管它还只是一种定性理论。所考虑的行为包括静态应力分布、弹性波、弹塑性运动、临界状态和快速密流。文中给出了方程及其在几个典型实验中的应用。
2014-07-27 cond-mat.soft
(A note on) self-similarity in granular media
结果表明，颗粒介质中存在自相似现象，颗粒间势为$V \propto δ^{p+1}$，$p > 1$，其中$δ$为颗粒间的重叠。虽然这一事实可以追溯到文献中，但没有明确提出。
2006-06-30 cond-mat.soft
Why Granular Media Are, After All, Thermal
颗粒介质被认为是“非热的”，因为颗粒太大，显示布朗型热波动。然而，作为宏观的，每一个颗粒都经历热膨胀，具有可以用温度计测量的温度，并且由许多许多内部自由度组成，这些自由度的总和确实影响颗粒动力学。因此，将它们包括在一个全面的方法中来解释粒度行为会带来至关重要的优势。热与非热描述的优点和缺点被认为是。
2014-07-27 cond-mat.soft
Comment on: `What Determines the Static Force Chains in Stressed Granular Media?'
评论O. Gendelman，Y. G.波拉克岛Procaccia，S. Sengupta和J. Zylberg，Physical Review Letters 116，078001（2016）。
2016-06-29 cond-mat.soft
Scaling of liquid-drop impact craters in wet granular media
结合高速摄影与激光轮廓术，我们研究的动力学和形态的液滴在湿颗粒介质的冲击成坑-一个普遍存在的现象，许多重要的地质，农业和工业过程。通过系统地研究重要的变量，如冲击能量，撞击液滴的大小和颗粒床中的液体饱和度，我们发现了一种新的缩放的大小的冲击坑。我们表明，这种缩放可以解释考虑之间的平衡的碰撞液滴的惯性和冲击表面的强度。这种理论上的理解证实，独特的能量分配最初提出的液滴在干颗粒介质中的冲击成坑也适用于在湿颗粒介质中的冲击成坑。此外，我们表明，压应力，而不是剪切应力，控制颗粒的冲击坑。我们的研究丰富了一般颗粒撞击坑的图片，揭示了熟悉的现象，雨滴的颗粒介质的影响。
2015-10-27 cond-mat.soft
Scattering of solitary waves in granular media
详细的数值研究孤立波散射的障碍，在一个颗粒状介质与赫兹接触，显示存在的二次多脉冲结构产生的界面处的两个“声波真空”，这有一个类似的结构，以前发现的Nesterenko和同事。
2005-03-20 cond-mat.soft
Partially Saturated Granular Flow in a Rotating Drum: The Role of Cohesion
本研究通过实验与DEM模拟探究转鼓内部分饱和颗粒流，分析内聚力和转速对滚动/级联流模式的影响，提出无量纲数CE表征多因素作用，并揭示团簇尺寸分布的幂律规律及内聚力对团簇形成的促进作用。
2023-07-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analysis of Granular Packing Structure by Scattering of THz Radiation
散射方法被广泛用于表征小长度尺度上物质的结构和成分。这激发了这篇介绍性的文章，介绍了颗粒介质基于散射的方法的前景。本文综述了粒子和粒子系综的光散射。阐述了为什么使用X射线和可见光的已建立的散射方法一般不能转移到颗粒介质。使用太赫兹辐射的光谱测量突出，因为它们探测颗粒介质的散射特性，这是敏感的包装结构。讨论了优化用于颗粒介质测量的光谱仪的实验细节。我们使用傅立叶变换光谱在太赫兹光束线的BessyII储存环的静态和搅拌的颗粒介质进行传输测量。的测量表明，有可能评估程度的秩序在媒体和跟踪瞬态结构状态在搅拌散装粒状介质。
2017-04-28 cond-mat.soft
Jamming, Yielding and Rheology of Weakly Vibrated Granular Media
我们建立了干颗粒介质的流变曲线是非单调的，无论是在存在和不存在外部机械搅拌。在存在弱振动的情况下，非单调流动曲线决定了缓慢但稳定的惯性流动与快速惯性流动之间的滞后过渡。在没有振动的情况下，非单调的流动曲线控制着颗粒介质的屈服行为。最后，我们表明，非单调的流动曲线，可以看到在至少两个不同的流动几何形状和几个颗粒材料。
2011-07-17 cond-mat.soft
Drop tower setup for dynamic light scattering in dense gas-fluidized granular media
稠密颗粒介质中的动力学研究具有挑战性。在这里，我们提出了一个装置，有利于气体流化的致密颗粒介质在微重力。的动力学的特点是使用扩散波光谱。我们证明，搅拌颗粒介质达到一个稳定的状态在下降塔飞行的几分之一秒。在微重力条件下得到的强度自相关函数显示出对样品体积分数和驱动强度的显著依赖性。在低体积分数和强驱动的相关合并的平台，而相关衰减非常缓慢，但在高包装分数连续。该装置允许独立设置样品体积分数和驱动强度，从而扩展了地面上致密颗粒动力学研究的可能性。
2016-06-10 cond-mat.soft
Dynamic Behaviors of Supersonic Granular Media under Vertical Vibration
利用高速摄影技术对振动流化颗粒物料进行了实验研究。统计结果给出了颗粒材料在一个循环内的平均动力学行为，包括颗粒材料的高度、速度和质心的机械能的变化。与随机动能相对应的颗粒温度时空分布表明，在压缩阶段，颗粒温度出现峰值，并以陡峭的锋面向上传播。在陡峭的前的马赫数被发现是大于1，表明在超音速颗粒介质中传播的冲击。
2005-11-29 cond-mat.soft
Gas-Mediated Impact Dynamics in Fine-Grained Granular Materials
非粘性颗粒介质对突然冲击表现出复杂的响应，通常不同于普通的固体和液体。我们研究如何介导这种反应的存在下的间隙气体之间的晶粒。使用高速X射线照相术，我们跟踪通过一个细，松散的粒状材料床内部的钢球的运动。我们发现了一个交叉，从几乎不可压缩的，在大气压力下的流体状行为，一个高度可压缩的，耗散的响应，一旦大部分的气体被抽空。我们讨论了这些结果在最近提出的颗粒介质中的阻力。
2007-07-17 cond-mat.soft
Memory in aged granular media
最近的实验结果的刺激下，我们模拟“温度”循环实验中的模型压实颗粒介质。我们报告存在两种类型的记忆效应：短期依赖于样品的历史，和长期记忆高度紧凑（老化）系统。一个自然的解释，这些结果提供了密度不均匀性的分析。
2000-06-27 cond-mat.soft
Electrostatically-Driven Granular Media: Phase Transitions and Coarsening
本文报道了静电驱动颗粒材料的实验和理论研究。研究表明，随着外加电场的变化，带电颗粒介质经历了从静止的凝聚态（颗粒固体）到流化膨胀态（颗粒气体）的滞后一级相变.此外，我们还观察到致密团簇从气相中自发沉淀，随后这些团簇发生粗化-凝聚。分子动力学模拟与实验结果定性一致。
1999-09-30 cond-mat.soft
A device for studying elementary plasticity fluctuations in granular media
本文介绍了一种研究颗粒介质断裂前塑性涨落的装置，通过双轴试验和相干光干涉测量，证实离散塑性事件仅依赖于应变而非应变速率。
2024-03-14 cond-mat.soft
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
Drag force scaling for penetration into granular media
冲击动力学测量的球形和圆柱形的许多不同密度的弹丸落在各种非粘性颗粒介质。结果进行了分析的总阻止力的惯性和摩擦阻力的贡献的材料相关的缩放。惯性阻力的大小与流体中的相似，只是它取决于内摩擦系数。摩擦阻力与颗粒介质和弹丸密度的平方根成正比，因此不能用颗粒静水压力和库仑摩擦定律的组合来解释。综合结果为先前观察到的穿透深度缩放提供了解释。
2013-05-16 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
Probing density waves in fluidized granular media with diffusing-wave spectroscopy
密度波是流化床的特征，它影响着流化颗粒介质中类液体动力学的测量。在这里，强度自相关函数与扩散波光谱可获得的导出密度波的存在下。的IACF的衍生形式的预测相匹配的气体流化床的实验观察。该模型表明，从微观散射体位移的相关性衰减的贡献密度波的贡献分离，从而铺平了道路，表征微观粒子运动，使用扩散波光谱，以及在流化颗粒介质中的非均匀性。
2016-08-02 cond-mat.soft
Why Granular Media Are Thermal, and Quite Normal, After All
存在两种方法来解释颗粒动力学：无热的一种将颗粒视为基本的，热的一种考虑包括微观自由度（如声子和电子）的总熵。离散元法（DEM）、颗粒动力学理论和无热统计力学（ASM）属于第一类，颗粒流体力学（GSH）属于第二类。讨论两者之间的概念差异在这里，导致，除其他外，以下见解：（1）虽然DEM和颗粒动力学理论是很好的理由，把粮食作为非热的，任何熵的考虑是不太可能成功。(2)除了将颗粒建模为耗散的、刚性质点的气体之外，将颗粒视为已被切片和切块的热固体是非常有帮助的。(3)在颗粒介质中出现无效的一般原则被修复，一旦真正的熵被包括在内。这些反常现象（如涨落耗散定理的无效性、颗粒温度不能达到平衡、静止的颗粒不能探索相空间）是无热近似的结果，而不是颗粒介质的性质。
2022-08-21 cond-mat.soft
Humidity Effects and Aging Behavior in Granular Media
本文研究了颗粒介质中湿度对最大稳定角的影响。我们发现，小玻璃珠的粒状介质具有老化特性：第一雪崩角随堆的休息时间而增加。发现这种老化行为取决于周围大气的相对湿度。一个简短的解释，这种效果的基础上，激活毛细凝聚模型，提出。
1999-08-10 cond-mat.soft
Kinetic theory for strong uniform shear flow of granular media at high density
本文讨论了由单分散赫兹球组成的流化颗粒床的均匀剪切流动。考虑到高密度周围的玻璃化转变密度的非弹性赫兹球，我们报告的牛顿粘度以及Bagnold系数的动力学理论表达式。讨论了输运系数对密度和恢复系数的依赖关系。
2017-10-12 cond-mat.soft
Rheology of Weakly Vibrated Granular Media
通过在垂直振动的裂底剪切池中进行实验，探讨了弱振动颗粒流的流变特性与流速、振动强度和压力的关系。对于慢流，我们建立了一个新的振动为主的颗粒流制度的存在，驱动应力顺利消失的驱动率减少。我们区分三个不同的质量振动为主的流变学，最引人注目的是一个政权的剪切应力不再是成比例的压力。
2013-12-02 cond-mat.soft
Replica Theory of Granular Media
引入了一个无限程自旋玻璃模型，并利用复制平均场理论对该模型进行了研究。在振动和重力作用下得到了平衡态、密度相关性质。
1998-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Scaling Theory of Giant Frictional Slips in Decompressed Granular Media
当压缩的摩擦颗粒介质被减压时，通常在低压下产生脆性构造。通常，这伴随着脆弱状态崩溃时的巨大摩擦滑动。我们表明，这种不稳定性是理解在理论上可计算的振幅和指数的标度理论。振幅在热力学极限范围内发散，暗示减压颗粒介质中可能存在巨大的摩擦滑动事件。这种滑移的物理讨论的概率分布函数的切向力和法向力的颗粒是高度相关的，由于库仑条件。
2018-05-27 cond-mat.soft
Liquid migration in sheared unsaturated granular media
我们展示了如何使用毛细桥的颗粒尺度模型在剪切不饱和颗粒介质中的液体迁移。在单个毛细管桥破裂后，液体被重新分配到相邻的触点，从而导致大规模的液体重新分配。液体剖面的演变与最近发展的剪切带中液体迁移的连续描述相吻合。研究了与液体运移有关的速度剖面以及干、湿颗粒介质的密度剖面。
2012-06-25 cond-mat.soft physics.comp-ph
Plug flow and the breakdown of Bagnold scaling in cohesive granular flows
采用离散元法对粘性颗粒介质沿斜面流下的流动进行了数值模拟。以前的工作无粘性颗粒介质表明，在稳定的流动制度，其中重力能量是平衡的耗散所产生的颗粒间的力量，在流动方向上的速度分布尺度与深度的方式与Bagnold的预测一致。在这里，我们证明，这种Bagnold缩放不适用于类似的稳定流粘性颗粒介质。我们开发了一个概括的Bagnold本构关系来解释我们的观察和推测的基本物理机制负责不同的本构关系的粘性和非粘性颗粒介质。
2005-09-05 cond-mat.soft
Drag induced lift in granular media
实验室实验和数值模拟表明，淹没入侵者水平拖动在恒定速度的颗粒介质中经历的升力，其符号和大小取决于入侵者的形状。将不同倾角的平板上的应力与相同方向区域的入侵者上的局部表面应力进行比较，表明入侵者升力可以很好地近似为平板单元的贡献之和。板应力是从板附近流动介质的力平衡推导出来的。
2011-08-09 cond-mat.soft
Intrusion into granular media beyond the quasi-static regime
施加在侵入颗粒介质的物体上的拖曳力可以取决于物体的速度以及穿透的深度。我们报告的入侵实验在恒定的速度超过四个数量级连同系统的分子动力学模拟远远超出了准静态政权。我们发现，在初始碰撞后的一个特征时间，速度依赖性跨越到深度依赖性。这种交叉的时间尺度，这取决于渗透速度，深度，重力和入侵者的几何形状，挑战目前的模型，假设添加剂的阻力的贡献。
2019-10-23 cond-mat.soft
Patterns and Collective Behavior in Granular Media: Theoretical Concepts
颗粒材料在我们的日常生活中无处不在。虽然几个世纪以来它们一直是密集的工程研究的主题，但在过去的十年中，颗粒物质引起了物理学家的极大关注。然而，尽管许多小组做出了重大努力，颗粒系统的理论描述仍然存在大量不同的，往往相互矛盾的概念和方法。作者给出了各种理论模型的概述出现在物理学的颗粒物质，重点对发病的集体行为和斑图形成。他们的目标是双重的：识别颗粒系统和其他复杂非平衡系统的一般原理，并阐明颗粒和连续模式形成系统中集体行为之间的重要区别。
2005-07-18 cond-mat.soft
Helical locomotion in granular media
考虑了颗粒介质中旋转螺旋推进的物理机制。沿旋转螺旋的轴的推进运动由由于螺旋形状的对称性破坏和介质中螺旋的所有段所经历的各向异性摩擦力引起。研究了螺旋线转速及其几何参数对阻尼动力学的影响。颗粒压力和外加载荷的影响也进行了研究。基于细长体在颗粒材料中运动所受到的各向异性摩擦力，建立了螺旋线平移速度的理论模型。与实验数据得到了很好的一致性，这使得预测的螺旋设计，以推动颗粒状介质内的最佳。这些结果铺平了道路，根据这种运动模式的一个有效的沙机器人操作的发展。
2017-07-11 cond-mat.soft
Force networks and the dynamic approach to jamming in sheared granular media
发散的相关长度上的任何一方的堵塞过渡制定的流变模型的颗粒剪切流，应力通过力链网络的传播的基础上。该模型预测了三种不同的流态，其特征在于剪切速率依赖的应力张量，已在模拟和实验中观察到。分离的流动状态的边界是定量确定的和可测试的。在堵塞的颗粒固体的限制，该模型预测所观察到的异常缩放的剪切模量和屈服时的剪切应变的新关系。
2006-12-28 cond-mat.soft
Dynamic self-assembly and patterns in electrostatically driven granular media
我们表明，由金属微粒组成的颗粒状介质浸入在一个导电性差的液体在强直流电场自组装的丰富多样的新相。这些阶段包括静态沉淀：蜂窝和维格纳晶体;和新的动态冷凝：环形涡和脉动环。所观察到的结构被解释为带电颗粒气体和液体中的电流体动力学对流之间的相互作用。
2002-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A note on the upward and downward intruder segregation in granular media
在振动颗粒介质流体力学理论模型的框架下，研究了侵入体偏析对颗粒尺寸和密度的依赖性。我们提出了一个隔离机制的基础上不同区域的颗粒系统，这给起源的浮力，作用于入侵者之间的密度差。从分离速度的解析解可以分析入侵者从向上运动到向下运动的转变。
2002-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Low-speed impact craters in loose granular media
我们报告的陨石坑形成的球下降到干燥，非粘性，粒状介质。通过球密度$ρ_{b}$、直径$D_{b}$和下落高度$H$的显式变化，确认弹坑直径与撞击时球能量的1/4幂成比例：$D_{c}\sim(ρ_{b}{D_{b}}^{3}H)^{1/4}$。出乎意料的是，发现了一个不同的陨石坑深度的比例定律：$d\sim({ρ_{b}}^{3/2}{D_{b}}^{2}H)^{1/3}$。还建立了与介质性质的标度关系。弹坑深度对颗粒力学具有重要意义，因为它与球上的停止力有关。
2003-03-25 cond-mat.soft
Anomalous wave reflection from the interface of two strongly nonlinear granular media
颗粒材料表现出强烈的非线性行为，影响信息在介质中的传播。动力学自组织的强非线性孤立波是颗粒链中的主要信息载体。在这里，我们报告的第一个实验观察到的戏剧性变化的反射率从界面的两个颗粒介质触发的非接触磁感应初始预压。将这种现象命名为“声二极管”效应可能是合适的。基于数值模拟，我们解释了这种效果的界面附近的粒子速度的高梯度。
2005-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Explosion cratering in 3D granular media
爆炸中能量的突然释放会在颗粒状介质中形成弹坑。与颗粒介质中的冲击成坑相比，我们对爆炸成坑的认识还很原始。在这里，我们研究低能量实验室规模的爆炸坑在三维颗粒介质中使用受控脉冲的加压空气。我们确定了四个制度的爆炸坑在不同的埋深，这是与不同的爆炸动力学，并导致在不同的火山口形态。我们提出了一个一般的颗粒流的动力学和由此产生的陨石坑的表面结构之间的关系。此外，我们测量了爆炸坑的直径作为爆炸压力，持续时间和埋深的函数。我们发现，陨石坑的大小是非单调的埋深增加，达到最大值在中间埋深。此外，弹坑直径显示出弱依赖于爆炸压力和持续时间在小埋深。我们构建了一个简单的模型来解释这一发现。最后，我们探讨了爆炸坑大小的标度关系。尽管在能量标度上存在巨大差异，但我们发现，在我们的实验中，爆炸坑的直径与高能爆炸坑的直径遵循相同的立方根能量标度。我们还讨论了重新缩放的陨石坑尺寸对颗粒流惯性数的依赖性。这些结果揭示了三维爆炸成坑的丰富动力学，并提供了新的见解，一般的物理原理管理颗粒成坑过程。
2019-12-27 cond-mat.soft
The building blocks of dynamical heterogeneities in dense granular media
本文通过实验研究了周期剪切下致密颗粒介质中的短时动力学和长时动力学不均匀性之间的联系。我们表明，动力学的不均匀性从两个时间尺度的过程。短时间，但已经集体事件组成的集群笼跳跃集中的非仿射位移。在更大的时间尺度上，这样的集群出现聚集在时间和空间上的雪崩，最终建立大尺度动力学的不均匀性。我们的研究结果表明，便利化在松弛过程中起着重要的作用，虽然它似乎并不保守，在文献中研究的许多模型提出。
2009-01-22 cond-mat.soft
Dynamic effective mass of granular media
我们开发的概念，频率依赖的有效质量，M（ω），堵塞的颗粒材料，占据一个刚性腔的填充率为48%，其余的体积是正常的室内条件或控制湿度的空气。M（Ω）的主要特征提供了颗粒介质中声模耗散、弹性和老化效应的特征。我们进行湿度控制的实验和解释的数据在一个连续模型和“陷阱”模型的热激活毛细管桥在接触点。结果表明，在颗粒材料的衰减显着影响的动力学之间的接触处的粗糙的毛细凝聚。
2016-03-28 cond-mat.soft
Applying GSH to a Wide Range of Experiments in Granular Media
颗粒固体流体动力学（GSH）是一种研究颗粒介质的连续力学理论，本文给出了GSH的适用范围。简单的，经常分析的解决方案涉及到经典的观察在不同的剪切速率，包括：（i）静态应力分布，堵塞;（ii）弹塑性运动：加载和卸载，接近临界状态，稳定性和休止角;（iii）快速密集流：$μ$ -流变学，Bagnold缩放和应力最小值;（iv）弹性波，压实，宽和窄剪切带。还考虑了不太常规的实验：剪切堵塞、蠕变流动、粘弹性行为和非局部流化。所有这些现象有序，相关，解释和占，虽然经常定性，我们相信，GSH可以作为一个统一的框架，提供适当的宏观词汇和心态，帮助一个未来的条款与颗粒物理学的广度。
2014-07-27 cond-mat.soft
Inertial drag in granular media
与液体一样，在颗粒状材料中移动的物体会受到拖曳力。我们在这里调查是否以及如何物体加速度影响这个阻力。这项研究是基于模拟的典型阻力测试，其中包括垂直提升板通过颗粒填料与规定的加速度模式。取决于板的大小，板的深度和加速度模式，结果证据率独立制度和惯性制度的物体加速度强烈增强的阻力。我们引入了一个弹性惯性阻力模型，捕捉在这两个政权的测量阻力。该模型是基于所观察到的物理过程，包括一个渐进的，弹性惯性动员的晶粒位于上述板。这些结果和分析指出了颗粒材料在稳态和非稳态载荷下的流动性之间的根本差异。
2019-07-12 cond-mat.soft
Diffusion and Velocity Auto-Correlation in Shearing Granular Media
我们进行了数值模拟，以研究颗粒扩散在稳态剪切模型颗粒材料在两个维度的堵塞密度和零温度。我们证实了其他人的研究结果，扩散常数取决于剪切速率为$D\sim\dotγ^{q_D}$与$q_D<1$，并着手确定$q_D$和其他指数之间的关系，表征干扰过渡。然后，我们检查的速度自关联函数，注意到它是由两个不同的时间尺度的过程，并确定一个新的基本指数，$λ$，其特征的代数衰减的相关性与时间。
2009-10-14 cond-mat.soft
Stress propagation in granular media: Breaking of any constitutive state equation relating local stresses together by a change of boundary conditions
通过实验研究了颗粒集合体在不同边界条件变化下的应力响应，以确定应力传播特性。这些结果表明，不存在简单的和单一的局部应力之间的关系，这将是强加的局部结构的颗粒集合体一般。相反，它表明，这些结果是由边界条件本身控制，它们的微小变化可能会导致强烈的变化，在增量应力关系;此外，在其他情况下，这些变化可能会产生大的变化的应力场，并可以允许部分地理解已经观察到的波动在这些介质中。PACS：46.10+z ; 46.30.- i ; 81.05.Rm
2005-06-14 cond-mat.soft
Projectile-shape dependence of impact craters in loose granular media
我们报告的圆柱形弹丸从休息下降到一个干燥的，非粘性颗粒介质的穿透。圆柱体的长度、直径、密度和尖端形状都有明显的变化。对于深穿透，与圆柱体直径相比，数据折叠成单个标度律，其随总滴距的1/3幂、圆柱体长度的1/2幂和圆柱体直径的1/6幂而变化。对于浅穿透，射弹形状起着至关重要的作用，更尖锐的物体穿透更深。
2003-09-06 cond-mat.soft
Modeling of the interaction of rigid wheels with dry granular media
我们分析的能力，最近开发的各种技术，即阻力理论（RFT）和连续塑性实现的材料点法（MPM），在捕捉动态车轮-干颗粒介质相互作用。我们比较结果更传统的接受方法建模车轮运动。RFT是一种用于任意形状物体在颗粒介质中运动的经验力模型，而基于MPM的连续介质模型可以模拟完整的颗粒流和应力场。RFT允许快速评估的相互作用力的基础上任意形状的入侵者的局部表面应力配方取决于深度，方向和表面元素的运动。我们进行了三种不同的车轮类型和三种不同的颗粒材料的强迫滑动实验，并与RFT，连续建模，和传统的地面力学半经验方法的结果进行了比较。结果表明，在所考虑的输入范围内，RFT可以可靠地用于预测刚性轮颗粒介质相互作用，在某些情况下其准确度超过传统地球力学方法。研究结果还表明，基于塑性的连续介质模型提供了一个准确的工具，车轮-土壤相互作用，同时提供更多的信息来研究的物理过程中引起的电阻应力在粒状介质。
2019-01-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
