On the anomalous elasticity in the mechanical response of amorphous solids
Sorbonne Université（索邦大学）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，巴黎高等师范学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）
研究无序固体在机械扰动下的弹性与塑性变形，揭示局部不可逆重构与Eshelby类四极子奇异性导致的异常弹性行为，通过弹性-塑性模型与原子模拟对比，探讨四极子密度在热力学极限下的零条件及尺度依赖的长波弹性失效机制。
2026-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discrete rearranging disordered patterns, part II: 2D plasticity, elasticity and flow of a foam
泡沫塑料的塑性流动是由气泡重排引起的。我们在实验中研究它们的发生，其中泡沫被迫在2D中流动：围绕障碍物;通过窄孔;或在旋转盘之间剪切。我们使用在配套论文中定义的拓扑矩阵来描述它们的方向和频率（Graner等人，预印本），这将它们与大规模的连续塑性联系起来。然后，我们提出了一个唯象方程来预测塑性应变速率：其方向是由泡沫的局部弹性应变确定的;其速率是由泡沫的局部伸长率确定的。我们获得了良好的协议与统计测量。这使我们能够将泡沫描述为具有流体、弹性和塑性特性的连续介质。我们推导出它的本构方程，然后测试它的几个条款和预测。
2008-01-08 cond-mat.soft
Granular Elasticity without the Coulomb Condition
一个独立的弹性理论推导出既占机械屈服和剪切引起的体积屈服。它的两个基本成分是热力学不稳定性和弹性模量对压缩的依赖性。
2003-04-07 cond-mat.soft
Nonlinear elasto-plastic model for dense granular flow
本文提出了一个颗粒变形模型，该模型预测了在发育良好的致密颗粒流中的应力和速度分布。最近的颗粒弹性模型（Jiang和Liu 2003）和速率敏感塑性流动模型（Jop等人2006）被重新表述并组合成一个通用的颗粒连续定律，能够同时预测任意三维流动几何形状中的流动区域和停滞区。统一是通过证明和实施Kroner-Lee弹塑性分解来实现的，并注意确保某些连续介质物理原理得到必要的支持。然后，该模型在多个几何形状的数值实现和结果进行比较，实验和离散模拟。
2009-05-07 cond-mat.soft
Elasticity and thermal transport of commodity plastics
商品聚合物的应用经常受到其低导热性的阻碍。在这些系统中，从由弱范德华相互作用决定的标准聚合物到生物相容性氢键智能聚合物，热传输系数k在0.1 - 0.4 W/Km之间变化。结合全原子分子动力学模拟与一些实验，我们研究了热输运及其商品塑料的弹性响应的联系。我们发现，存在一个最大的可达到的刚度（或声波速度），从而提供了一个上限的k为这些固体聚合物。特定的化学结构和玻璃化转变温度在控制k中不起作用，特别是当微观相互作用是基于氢键时。我们的结果与最小热导率模型和现有的实验结果是一致的。还讨论了聚合物拉伸对k的影响。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity and Plasticity in Stiff and Flexible Oligomeric Glasses
在本文中，我们专注于低聚物玻璃（蜡）的机械性能，采用微观模型，提供，通过数值模拟，信息有关的剪切模量的这种材料，通过塑性不稳定性的故障机制和低聚物本身的几何响应的机械载荷。我们提出了一个微观理论，解释了数值观察到的现象，包括剪切模量和塑性不稳定性的精确理论，本地和系统跨越。此外，我们提出了一个模型来解释的几何变化的寡聚链下增加应变。
2014-07-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Granular Packings: Nonlinear elasticity, sound propagation and collective relaxation dynamics
球形颗粒集合体的各向同性压缩实验表明，剪切模量和体积模量随围压的变化快于Hertz-Mindlin接触弹性有效介质理论（EMT）预测的1/3幂定律。此外，模量之间的比率被发现是由一个恒定的值大于弹性理论的预测。对这些差异的理解一直是颗粒物质领域的一个长期问题。在这里，我们执行的适用性弹性理论的粒状材料的测试。我们进行声传播实验，数值模拟和理论研究，以了解各向同性加载下的变形颗粒软球的弹性响应。我们的结果的行为的弹性模量的系统符合很好的实验。我们表明，弹性部分描述了压缩载荷下的系统的实验和数值结果。然而，它彻底失败的剪切扰动下的系统，特别是填料没有切向力和摩擦。我们的工作表明，一个正确的处理应该不仅包括纯粹的弹性响应，但也集体弛豫机制有关的结构无序和非仿射运动的颗粒。
2005-03-02 cond-mat.soft
Experimental Investigation of Plastic Deformations Before Granular Avalanche
我们提出了一个实验研究的变形内的粒状材料，是逐步倾斜。我们调查的雪崩前的变形与空间分辨扩散波光谱设置。在倾斜过程的开始，我们首先观察到局部和孤立的事件在散装，密度随深度而减小。随着倾斜角度的增加，一系列的微观故障周期性地发生在体内，最终发生颗粒雪崩。只有当倾斜角大于一个比颗粒雪崩角小得多的阈值角时，才能观察到微观失效。我们已经表征了重组的密度和微观故障的局部化。我们还探讨了颗粒的性质，相对湿度条件和样品的包装分数的影响。我们讨论这些意见的框架内的可塑性颗粒物质。微观失效可以被看作是大量塑性事件累积的结果。
2012-11-23 cond-mat.soft
Spatial repartition of local plastic processes in different creep regimes in a granular material
颗粒填料在恒定剪切应力下表现出低于库仑极限的对数蠕变动力学。然而，增加小的应力调制诱导线性蠕变制度，其特征在于有效的粘性响应。使用扩散波光谱，我们调查蠕变和局部塑性事件的空间分布（“热点”）之间的关系，有助于塑性屈服。该研究是在两个制度，即有和没有机械激活。热点动力学与材料的有效流动性有关。我们表明，远离阈值，局部粘弹性流变耦合到老化的流动性参数，是能够呈现所观察到的蠕变动力学的基本时空特征。
2016-01-21 cond-mat.soft
2-D Granular Model of Composite Elasticity using Molecular Dynamics Simulation
采用分子动力学方法，采用Gear五阶预估-校正器，对两种颗粒的复合体进行了二维建模，计算了其弹性。研究表明，相同的复合浓度可以用两种颗粒的几种构型来表示。模拟结果表明，一个参数的峰值或最大值成正比的杨氏模量，这与报道的实验结果定量一致。仿真中所用的比值对所述参数的平均值有单调的影响，随着比值的增大而增大。
2011-10-10 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
Oscillatory Instabilities in Frictional Granular Matter
无摩擦条件下，普通玻璃和非晶态固体对外部应变的塑性响应是完全不同的。虽然常规玻璃由于海森矩阵的实本征值的消失而表现出塑性不稳定性，但摩擦颗粒材料可以表现出先前未注意到的不稳定性的附加机制，即一对复本征值的出现导致扰动的振荡指数增长，其被动力学非线性驯服。这种根本的区别对于理解摩擦颗粒材料的塑性和破坏是至关重要的。地震物理学的可能相关性进行了讨论。
2019-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous Elasticity and Screening in Amorphous Solids
非晶态固体似乎对小的外部应变有弹性反应，但与理想弹性介质相反，在任何应变值下，塑性反应立即大量存在。这种塑性响应在本质上是准局部化的，其中“最便宜”的是四极源。这种塑性响应的存在导致{ \em屏蔽弹性}，其中应变和应力可以根据具体的屏蔽机制在数量上或质量上不同于未屏蔽理论。在这里，我们提供了一个理论，这种屏蔽效应的塑料四极，偶极子和单极子，解释他们的自然外观，并指出类似的静电屏蔽的电荷和偶极子。对于低密度的四极杆，与纯弹性理论相比，其效果是使弹性模量归一化而没有质的变化;对于较高密度的四极杆，屏蔽效应导致质的变化。预测的空间依赖性的位移场所造成的本地源的应变和数值模拟相比。我们发现反常弹性比静电学更丰富，因为它具有静电模拟中没有的屏蔽模式
2021-06-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Onset and impact of plastic deformation in granular compaction
本文通过粘结粒子模型模拟研究颗粒高压压实中塑性变形的作用，发现不同塑性起始应变下的压力变化数据可塌缩，表明简单数学描述可刻画塑性对压实的影响。
2024-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics: Dense Flow, Fluidization and Jamming
颗粒固体流体力学，构造来描述准弹性和塑性运动的颗粒固体，也能够占颗粒稠密流的流变学。这使得它成为一个统一的，虽然仍然定性的，流体动力学的描述，使一个解决流化和堵塞，滞后之间的过渡弹塑性运动和均匀密流。
2010-10-26 cond-mat.soft
Anomalous Elasticity in Classical Glass-formers
非晶态固体在机械应变下易于发生塑性响应。最近的工作表明，在非晶颗粒系统中，这些典型的四极性质的塑性事件可以屏蔽弹性响应。当四极子的密度高时，四极子场的梯度充当紧急偶极源，导致机械响应的定性变化，例如在位移场中所见。在本文中，我们研究了屏蔽在经典的玻璃形成的效果。它们由通过二元力相互作用的点粒子组成。两个逆幂律力和Lennard-Jones相互作用进行检查，它表明，在这两种情况下的弹性响应可以强烈屏蔽，与新的理论。偏离经典弹性理论的程度参数化的建议的新措施，显示有一个功能依赖的能量损失的塑性响应的量。
2022-01-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluctuations of local plastic strain in granular media
本文结合颗粒追踪与DAWS实验研究旋转鼓中振荡剪切颗粒介质的应变涨落，揭示其颗粒尺度非均质性、类扩散循环分支及塑性应变涨落与平均应变的标度关系。
2025-09-27 cond-mat.soft
Deformation-Driven Diffusion and Plastic Flow in Two-Dimensional Amorphous Granular Pillars
我们报告了一个结合实验和模拟研究的变形引起的扩散在压实的二维非晶颗粒柱，其中热波动起着微不足道的作用。支柱，由直立在基板上的双分散圆柱形缩醛塑料颗粒组成，通过以恒定速度移动的刚性杆单轴和准静态地变形。柱中的塑性流动和颗粒重排的特征在于通过计算与两个变形阶段之间的每个颗粒相关联的最佳拟合仿射变换应变和非仿射位移。非仿射位移表现出指数交叉从弹道扩散行为的累积偏应变，表明在非热颗粒填料，累积偏应变在热系统中起着时间的作用，并驱动有效的颗粒扩散。通过数值模拟进一步研究了颗粒柱的尺寸效应，发现不同尺寸的颗粒柱在变形过程中遵循自相似的形状演化规律。此外，柱的屈服应力随柱尺寸线性增加。在变形过程中形成的瞬态剪切线的支柱变得更加明显的支柱尺寸的增加。这些基本剪切带的宽度约为颗粒直径的两倍，并且不随柱尺寸而变化。
2015-02-04 cond-mat.soft
Micromechanical measurements of local plastic events in granular materials
该研究通过测量纯剪切下光弹颗粒密堆积的T1拓扑重排事件与微观应力，揭示了其与宏观塑性变形的关联及应力长程关联标度，深化了对颗粒材料非晶变形机制的理解。
2023-05-05 cond-mat.soft
Computer simulation of model cohesive powders: Plastic consolidation, structural changes and elasticity under isotropic loads
用离散元模拟方法研究了一个简单的二维粘性粉末模型在各向同性载荷作用下的准静态行为。如前所述，在围压P增大的情况下，松散堆积状态发生了重要的结构变化，而固相分数Φ不可逆地大量增加。系统状态经历了三个阶段，塑性固结曲线Φ（P*）的不同形式，在增长的减压下，P* = Pa/F0，由粘附力F0和颗粒直径a定义。在低约束区（I），塑性压缩可以忽略不计，并且结构受组装过程的影响。下一阶段（制度II）是独立的初始条件。孔隙比随log P线性变化，如工程文献中所述。在压实（III）的最后阶段，接近最大固体分数，和无粘性颗粒包的属性检索。在固结条件下，密度相关性的分形范围减小，力模式重组，弹性模量增加了一个大的因素。塑性形变事件对应于网络拓扑中非常小的变化，而密度较高的区域倾向于像刚体一样移动。在松散系统中，弹性性质主要由薄结的弯曲决定。对于生长的RR，这些倾向于减少到颗粒链，其中的折叠，而不是拉伸断裂，控制塑性压实。
2008-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress Isotropization in Weakly Jammed Granular Packings
研究显示，弱阻尼颗粒堆叠中塑性事件导致应力等向化，与连续弹性模型一致，可能改变流变转变特性。
2025-12-10 cond-mat.soft
Microscopic Reversibility and Emergent Elasticity in Ultrastable Granular Systems
在最近的一篇论文[Phys. Rev. X 12，031021]中，我们报道了在受到小振幅循环剪切的剪切堵塞颗粒系统中的“超稳定”状态的实验观察。在这样的状态下，所有的颗粒位置和接触力在每个剪切循环之后被再现，使得应力和颗粒位置的选通图像看起来是静态的。在目前的工作中，我们报告进一步分析这些实验的数据，以表征全球和本地的超稳态响应在一个剪切周期内，而不仅仅是频闪的动态。我们发现，超稳定状态遵循幂律关系的剪切模量和压力的指数$β\approx 0.5$，让人想起附近的临界标度律堵塞。我们还研究了使用光弹性测量法测量的接触力的演变。我们发现，有两种类型的接触：非持久性接触，可逆地打开和关闭;和持久性接触，从来没有打开\yiqiu{and display no measurable sliding}。我们表明，非持久接触的紧急剪切模量作出不可忽略的贡献。我们还分析了应力张量的空间相关性，并将其与最近的颗粒固体的突发弹性理论，颗粒力学和动力学的矢量电荷理论（VCTG）[Phys. Rev. Lett. 125，118002，arXiv：2204.11811]。我们表明，我们的实验结果可以很好地拟合VCTG，假设单轴对称的接触网络。拟合结果表明，超稳态对外加应力的响应比原始剪切堵塞状态的响应更具有各向同性。我们的研究结果提供了重要的洞察力的机械性能的摩擦颗粒状固体剪切。
2022-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular Solid Hydrodynamics
将用于计算颗粒介质中静态应力分布的颗粒弹性理论推广到动态情况，考虑了应变的塑性贡献。基于颗粒介质变形时变为瞬时弹性的假设，导出了一个完整的流体力学理论。该理论包括真实温度和颗粒温度，并采用自由能表达式，该表达式封装了由压力、剪切应力、密度和颗粒温度跨越的空间中的完整堵塞相图。对于颗粒温度稳定的特殊情况，推导出的流体动力学理论简化为{ \em亚塑性}，这是一种最先进的工程模型。
2008-12-29 cond-mat.soft
Transient Elasticity -- A Unifying Framework for Thixotropy, Polymers, and Granular Media
Universität Tübingen（蒂宾根大学）
本文提出瞬态弹性理论，统一解释粘性流体、聚合物和颗粒介质的非牛顿行为，通过弹性松弛和双温模型解释粘性流体的非牛顿特性。
2026-09-22 cond-mat.soft
A cohesive granular material with tunable elasticity
通过将玻璃珠与可固化聚合物混合，我们创建了一种定义明确的粘性颗粒介质，通过固化并因此具有弹性的毛细管桥保持在一起。该材料具有类似于珠粒的湿堆积的几何形状，但是具有对将颗粒保持在一起的键的弹性的额外控制。我们表明，它的机械响应可以通过调整桥的大小和刚度，以及颗粒的大小在几个数量级上变化。我们还研究了其无侧限单轴压缩下的破坏机制结合原位x射线显微层析成像。我们表明，一个广泛的线弹性制度结束在一个极限应变约8%，无论团聚体的刚度，这对应于剪切破坏的开始。微调这种简单材料的刚度、尺寸和形状的可能性使其成为研究多孔岩石破裂、地震学或粘性多孔介质中的根生长等问题的理想模型系统。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The granular silo as a continuum plastic flow: the hour-glass vs the clepsydra
颗粒筒仓是颗粒物质触变特性的众多有趣例证之一：出口处形成快速流动，通过密集剪切流向上传播，而容器底部角落处的材料保持静止。对于足够大的出口，排放流是连续的;然而，与漏杯相比，漏杯的流速取决于容器中剩余流体的高度，颗粒筒仓的排放速率是恒定的。在2D Navier-Stokes求解器中实现塑性流变学（遵循mu（I）流变学或恒定摩擦），我们模拟了颗粒筒仓的连续对应物。这样做，我们在排放过程中获得恒定的流速，并恢复Beverloo结垢，与筒仓的初始填充高度无关。我们表明，降低摩擦系数的值导致过渡到一个不同的行为，类似于一个粘性流体，和填充高度成为活跃在放电过程中。压力场表明，足够大的摩擦系数值（$\simeq$ 0.3）允许在出口上方形成低压空腔，因此可以解释Beverloo缩放。总而言之，沙漏和漏壶泄流的区别似乎在于塑性屈服应力的存在与否。
2012-11-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of Polydispersity on the Plastic Behaviors of Dense 2D Granular Systems Under Shear
本研究通过剪切实验揭示高多分散颗粒系统中大小颗粒非仿射运动的定性差异，并提出定量区分大小颗粒的方法。
2022-02-26 cond-mat.soft
Elasticity of granular packings close to Jamming. Elasticité des empilements granulaires proche de la transition de blocage
我们实验研究的机械响应剪切的2D包装的谷物整个堵塞过渡。首先，我们开发了一个专用的实验装置，连同跟踪和光弹性技术，以准备在一个受控的方式包装和量化的应力和应变张量在晶粒尺度。其次，我们安装一个充气探头（一个2D“气球”），它剪切圆柱对称的包装。我们探测实验应力和应变的应变振幅低至$10^{-3}$和一系列的包装分数内$2\%$变化周围的干扰过渡。我们不仅观察到剪应变引起剪应力，而且还观察到正应力。此外，我们表明，剪切应力和正应力的行为与剪切应变的非线性。最后，我们通过标度分析表明，本构律控制的干扰过渡。
2015-08-11 cond-mat.soft
Instabilities in Granular Flow
我们考虑了用于模拟颗粒流的不可压缩刚塑性流动方程的奇异摄动方程组的稳定性。线性稳定性分析表明，这些方程的解决方案是不稳定的，在一般情况下，这些不稳定性可能会导致不适定性。但分析表明，在一定意义上，这些方程比未扰动的不可压刚塑性流动方程更正则。数值解说明了增长的不稳定性和发展的剪切带的流动。
2000-07-14 cond-mat.soft
Continuum simulation of the discharge of the granular silo: a validation test for the mu(I)-visco-plastic flow law
使用连续Navier-Stokes方程求解器，采用mu（I）流动定律模拟粘性行为，以及离散接触动力学算法，从排放的早期阶段直到材料完全释放，在二维上模拟颗粒筒仓的排放。在这两种情况下，Beverloo缩放恢复。首先，我们不试图定量比较，但专注于定性行为的速度和压力在不同位置的流动。一个很好的协议是在快速流动的地区，而缓慢蠕变的地区没有完全捕获的连续模型。压力场显示出一般良好的协议。自由表面的演变意味着差异，然而，在这两种方法中，体变形基本上是相同的。系统地研究了μ（I）-流动定律的参数的影响，显示了依赖于惯性数I的重要性，以实现连续和离散放电之间的定量协议。连续模型的一般能力，以再现定性的颗粒行为被发现是非常令人鼓舞的。
2013-06-26 cond-mat.soft
Relevance of visco-plastic theory in a multi-directional inhomogeneous granular flow
我们面对最近的粘塑性描述的致密颗粒流[P. Jop等人，自然，{ \bf 441}（2006）727]与多方向非均匀稳定流中观察到的非光滑接触动力学模拟的2D半填充旋转鼓。特别注意分别检查两个基本的陈述，考虑到理论可以改写，即（i）一个单一的关系之间的不变量的应力和应变率张量和（ii）这些张量之间的对齐。有趣的是，第一个预测是相当好的验证超过四十年的小应变率，从表面快速流动的准静态蠕变阶段，在那里通常被认为是失败的，因为堵塞。另一方面，应力和应变率张量之间的对齐示出失败的整个流，产生一个明显的违反粘塑性流变学时，不小心应用。在准静态阶段，特别大的失调被证实与瞬态双折射效应有关。
2009-11-06 cond-mat.other cond-mat.soft
Proportional Paths, Barodesy, and Granular Solid Hydrodynamics
由Goldscheider规则（GR）总结的比例路径-指出给定恒定的应变速率，应力的演变保持其分量的比例-是粒状介质中弹塑性运动的特征。由Kolymbas最近提出的本构关系Barodesy是一种以GR为输入的模型，它成功地解释了土力学实验的数据。颗粒固体流体动力学（GSH），一个理论，来自物理学的一般原理和两个假设的基本行为的颗粒介质，被构造为定性地解释了广泛的观察-从弹性波的弹塑性运动，以快速稠密流。在本文中，显示从气压测量和GSH的结果非常相似，我们进一步验证GSH和GR提供了一个理解。
2012-12-16 cond-mat.soft
Quasi-static incremental behavior of granular materials: elastic-plastic coupling and micro-scale dissipation
本文讨论了弹塑性建模的一个常见假设：可恢复的弹性应变增量不受伴随加载的弹性模量变化的影响。这种假设被发现是错误的颗粒材料，离散元（DEM）模拟表明，颗粒材料耦合材料在微观和宏观尺度。在宏观尺度上的弹塑性耦合被放置在Tomasz Hueckel和Hans Ziegler的热力学框架的上下文中，其中弹性模量在加载过程中被不可逆过程改变。这种复杂的行为是探索多方向加载探头，遵循初始单调加载。在研究中使用了先进的DEM模型，非凸非球形颗粒和两种不同的接触模型：传统的线性摩擦模型和精确实现的赫兹类Cattaneo-Mindlin模型。在研究中使用了直线真三轴探头（即，无直接剪切应变），具有$2\times 10^{-6}$的微小应变增量。在微观尺度上，在小增量的加载和负载反转过程中监测接触运动，结果表明，这些运动不会被逆转的应变方向的逆转，和一些接触，在加载增量期间滑动继续在反转期间滑动。探针表明，应变增量的耦合部分，可恢复（弹性）增量和其可逆部分之间的差异，必须考虑分区应变增量弹性和塑性部分时。不可逆（和塑性）应变和接触滑移和摩擦耗散的小增量发生在所有方向的负载，和弹性域，如果它存在的话，是小于模拟中使用的应变增量。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous Elasticity and Emergent Dipole Screening in Three-Dimensional Amorphous Solids
将描述非晶固体塑性事件的屏蔽理论扩展至三维，预测并解释了非晶固体中无晶体缺陷类比的涌现非拓扑分布偶极屏蔽现象及其反常力学响应。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Force networks and elasticity in granular silos
我们对类似于Janssen经典系统的二维颗粒筒仓内的力网络进行了实验观察。像Janssen这样的模型预测，由于垂直力被重定向到筒仓壁，在那里它们可以通过摩擦进行，筒仓内的压力随着深度而饱和。通过以不同方式平均实验获得的力网络的集合，我们比较了所观察到的行为与颗粒筒仓的各种预测。我们确定了我们系统中的平均行为与Janssen模型预测的平均行为之间的几个差异：我们发现，描述力网络如何将垂直力传递到墙壁的重定向参数随深度而变化。我们发现，材料制备过程中的变化会导致筒仓内的压力饱和或随着深度的增加而继续增加。最引人注目的是，我们观察到一个非线性响应的过载施加到顶部的材料在筒仓。对于较大的过载，我们观察到以前报道的“巨大过冲”效应，过载压力仅在初始增加后衰减[G。Ovarlez等人，E 67，060302（R）（2003）]。对于较小的过载，我们发现附加压力传播到很大的深度。这种效果取决于颗粒刚度，例如由制成颗粒的材料的杨氏模量E给出。重要的措施包括E，未筛选的静水压力，和施加的负载。这些实验表明，当载荷和颗粒重量相当时，颗粒弹性起到稳定力网络的作用，允许在平均行为中看到非线性网络效应。
2008-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A constitutive law for dense granular flows
连续描述的颗粒流将是相当大的帮助，在预测自然地球物理灾害或在设计工业流程。然而，本构方程的干颗粒流，它支配如何在剪切下的材料移动，仍然是一个有争议的问题。困难之一是，颗粒可以表现得像固体（在沙堆中），液体（从筒仓中倒出时）或气体（强烈搅拌时）。对于这两个极端的制度，本构方程已经提出了基于动力学理论的碰撞快速流动，和缓慢的塑性流动的土壤力学。然而，中等密度的制度，其中颗粒状材料像液体一样流动，仍然缺乏统一的观点，并在过去十年中激发了许多研究。颗粒状液体的主要特征是：屈服准则（临界剪切应力，低于该临界剪切应力，流动是不可能的）和流动时对剪切速率的复杂依赖性。在这个意义上，颗粒物质与经典的粘塑性流体如宾汉流体有相似之处。在这里，我们提出了一个新的本构关系的稠密颗粒流，灵感来自这个类比和最近的数值和实验工作。然后，我们测试我们的三维（3D）模型通过实验颗粒流粗糙的侧壁之间的一堆，在其中一个复杂的三维流动模式的发展。我们表明，没有任何拟合参数，该模型给出了定量预测的流动形状和速度分布。我们的研究结果支持的想法，一个简单的粘塑性方法可以定量捕获颗粒流的特性，并可以作为一个基本的工具，在地球物理或工业应用中更复杂的流动建模。
2006-12-05 cond-mat.soft
Response of a Model Glass to Athermal Quasistatic Pinching
LIPhy, Université Grenoble Alpes, CNRS（LIPhy，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心）
研究人员通过无热准静态模拟，以挤压作为局域探针，探究不同稳定性模型玻璃的力学响应，揭示其从弹性到塑性的转变及与玻璃稳定性的关联，为非晶固体研究提供新视角。
2026-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spreading of triboelectrically charged granular matter
我们报告的传播摩擦带电的玻璃颗粒上带相反电荷的表面上的一个塑料圆柱形容器中的存在下，一个恒定的机械搅拌。颗粒通过粘附扩散，作为圆柱体表面上的单层。持续的搅拌引发了一系列的不稳定性，这首先形成周期性的波条形的横向密度调制的单层，然后从这些条纹的尖端喷射出窄而长的颗粒射流。这些射流最后横向合并，形成沿扩散方向分层的均匀扩散前沿。这些显着的增长模式是有关的时间演变的摩擦阻力之间的移动带电的玻璃颗粒和塑料容器上的反电荷。这些结果提供了深入了解多尺度时间相关的摩擦电过程，并激发进一步调查这些宏观动力学不稳定性和空间结构的微观原因。
2014-06-10 cond-mat.soft
The Critical State and the Steady-State solution in Granular Solid Hydrodynamics
接近临界状态--从部分弹性到完全塑性的转变--被认为是土力学中颗粒现象的最大特征。通过将临界状态确定为弹性应变的恒定状态解，并将主要结果呈现为透明的解析表达式，澄清了这一重要现象的物理学。
2010-10-26 cond-mat.soft physics.geo-ph
Continuum granular flow model with restitution-derived viscoelastic damping
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种统一的粘弹性-粘塑性连续框架，用于建模速率依赖的颗粒流。通过将微惯性和粘弹性耗散纳入单一连续描述，建立了恢复系数与连续粘度的直接联系，展示了粘性耗散对波传播和碰撞过程的影响。
2026-07-16 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Numerical Study of the Stress Response of Two-Dimensional Dense Granular Packings
为了区分颗粒材料中应力传递的不同理论，我们研究了颗粒二维密集随机堆积的格林函数。我们的计算机模拟允许一个详细的定量调查的动态，这是很难获得实验。我们发现，双曲线和抛物线模型的应力传输未能预测正确的应力分布在研究区域的参数空间。我们表明，压缩和剪切分量的应力比较很好的预测的各向同性弹性的压力和孔隙度范围很广，摩擦和无摩擦填料。然而，本研究中使用的状态不包括摩擦颗粒的临界均衡点，因此我们的结果并不排除这样一个事实，即弹性修正可能出现在堵塞的临界点，或其他样品制备方案，如正文中所讨论的。我们表明，该协议持有在大部分的包装，以及在边界，我们验证的线性依赖的应力分布宽度与深度。
2006-08-03 cond-mat.soft
The Interplay Between Forces, Particle Rearrangements, and Macroscopic Stress Fluctuations in Sheared 2D Granular Media
本研究通过二维颗粒介质剪切模拟，发现非仿射运动簇与力降区域重合，且簇内最大非仿射运动与宏观应力波动强相关，表明塑性事件应为区域性而非点状，对弹塑性模型有启示。
2025-05-23 cond-mat.soft
Contact dynamics in a gently vibrated granular pile
我们使用多散斑扩散波光谱（MSDWS）探测的颗粒堆提交离散温柔的水龙头微米级的动态。塑料事件之间的典型时间尺度被发现显着增加与应用的水龙头的数量。此外，这种微观动力学弱依赖于样品的固体分数。这一过程与热玻璃体系中观察到的老化现象非常相似。我们提出了一个启发式的模型，这种减速机制与粒子之间的接触力的分布的缓慢演变。该模型占所观察到的动态的主要特征。
2003-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Frequency-dependent attenuation and elasticity in unconsolidated earth materials: effect of damping
我们使用离散元方法（DEM）来了解颗粒介质中的基本衰减机制，特别适用于早期开发的所谓有效质量的测量。我们认为颗粒通过赫兹-明德林弹性接触力相互作用，并且阻尼可以描述为与接触颗粒的速度差成正比的力。我们确定的行为的复值正交模频率使用1）DEM，2）直接对角化的相关矩阵，和3）数值搜索的零相关行列式。这三种方法都是非常一致的。每个正交模频率的实部和虚部分别表征了颗粒介质的弹性和耗散性质。我们表明，作为粒子间阻尼，$ξ$，增加，正交模表现出近圆形轨迹在复频率平面和，对于一个给定的值$ξ$，他们都躺在或接近一个圆的半径$R$中心点$-iR$在复平面上，其中$R\propto 1/ξ$。我们表明，每个正交模成为临界阻尼的阻尼参数$ξ\approx 1/ω_n^0$的值，其中$ω_n^0$是（实值）频率时，没有阻尼。强有力的迹象是，这些结论延续到真正的颗粒介质的性质，其耗散是由接触颗粒的相对运动。例如，在未固结的干燥沉积物中的纵波或横波，可以预期会变得过阻尼超过临界频率，这取决于颗粒间阻尼常数的强度。
2016-03-28 cond-mat.soft physics.geo-ph
