NMR Experiments on a Three-Dimensional Vibrofluidized Granular Medium
利用脉冲场梯度核磁共振（PFG）技术结合一维磁共振成像（MRI）技术，研究了垂直容器振动流化的三维颗粒体系。该系统由芥菜种子组成，以50 Hz的频率垂直振动，并且层数N_ell <= 4足够低，以实现几乎与时间无关的颗粒流体。利用核磁共振技术，直接测量了颗粒密度和颗粒温度的垂直分布，以及颗粒垂直和水平速度的分布。除了样品底部附近的垂直速度分布高度偏斜和非高斯外，速度分布显示出与麦克斯韦-玻尔兹曼统计的适度偏差。采用三个N_ell值和两个无量纲加速度γ = 15，18的数据拟合流体动力学理论，成功地模拟了自由上表面附近的密度和温度分布，包括温度反演。
2003-05-12 cond-mat.soft
Using NMR to Validate First-Principles Granular Flow Equations
描述了振动流化床和气体流化床两种颗粒流系统的核磁共振（NMR）实验。利用脉冲场梯度、磁共振成像和超极化气体NMR，获得颗粒和间隙气体的密度和运动的详细信息。对于振动流化床，颗粒的温度分布的测量和比较与颗粒流体力学的第一性原理配方。对于气体流化床，在颗粒密度的动态相关性被用来测量气泡速度和超极化氙气NMR被用来测量气泡-乳液交换速率。这些测量的目的是验证地球重力第一原理理论的颗粒流，然后可以用来使具体的预测颗粒流在减少重力。
2005-10-23 cond-mat.soft
Pattern-transition, microstructure and dynamics in two-dimensional vibrofluidized granular bed
实验是在一个二维的单层振动流化床的玻璃珠，与一个目标，以了解过渡方案和底层的微观结构和动力学在不同的模式状态。在小的振动加速度（$Γ=Aω^2/g <1$）下，颗粒保持与振动容器的底部连接-这被称为固体床（SB）。随着$Γ$的增加（在足够大的振动幅度$A/d$下）和/或随着$A/d$的增加（在足够大的$Γ$下），转变/分叉的顺序如下展开：SB到BB（“弹跳床”）到LS（“莱顿弗罗斯特状态”）到“2-卷对流”到“1-卷对流”，最后到类气体状态。对于一个给定的长度的容器，粗化的多个对流辊导致的“单辊”结构的起源（称为{ \it多辊过渡}），其随后的过渡到粒状气体是这项工作的两个新的发现。我们发现“$BB\to LS$“跃迁的临界振荡强度（$Γ_{BB}^{LS}$）与粒子负载（$F=h_0/d$，其中$h_0$是静止的粒子层数，$d$是粒子直径）和振荡幅度（$A/d$）呈幂律关系。通过计算（i）粗粒密度和温度分布和（ii）对关联函数，研究了$BB$和$LS$态的特性。它示出，而在BB中的颗粒的接触网络代表一个六边形填充结构，在LS内的接触网络类似于液体状的状态。LS的不稳定性已被发现，其中的界面（之间的浮动集群和下面的稀释气体）和床的顶部被发现正弦振荡，其振荡频率密切匹配的外部振动的频率。
2016-04-12 cond-mat.soft
Spontaneous Ratchet Effect in a Granular Gas
采用振动流化颗粒气体的自发聚集来产生在两个不同的分隔系统中的定向运输：“颗粒喷泉”，其中运输采取对流辊的形式，和“颗粒棘轮”与垂直于能量输入方向的自发粒子流。在这两种情况下，运输是不是由于任何系统固有的各向异性，但出现作为一个自发的集体对称性破缺效应的许多相互作用的颗粒。实验和数值计算结果定量占内的通量模型。
2004-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Simulation Study of Internal and Surface waves of Vertically Vibrated Granular Materials
本文采用分子动力学方法对二维振动流化颗粒物料进行了数值模拟。对模拟结果的统计分析表明，在每个振动周期内都存在向上传播的激波。在一定的驱动参数下，类似于正常流体中法拉第不稳定性的表面波与内波共存。探讨了两种波之间的关系。模拟结果还表明，周期性海底结构会改变表面波的频散关系和振幅。
2005-11-29 cond-mat.soft
Density-wave fronts on the brink of wet granular condensation
本文对振动流化湿颗粒层中的密度波阵面进行了实验研究。不稳定性的阈值由垂直振动的振幅决定。弯曲成螺旋形状的前缘沿着具有前缘的容器的圆形边缘连贯地传播。它们在离开集装箱中心的临界距离之外是稳定的。基于对出现的时间尺度和长度尺度的分析，我们提出了一个斑图形成的模型，该模型考虑了湿颗粒从类气体状态凝结的时间尺度和抵抗这一过程的能量注入之间的竞争。
2017-05-08 cond-mat.soft
Conservation laws and slow dynamics determine the universality class of interfaces in active matter
Université Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，固体物理实验室）
本文研究了活性物质界面的 universality class，通过硬盘模型发现新的界面标度类，并揭示守恒定律和缓慢动力学对界面行为的影响。
2026-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unified rheology of vibro-fluidized dry granular media: From slow dense flows to fast gas-like regimes
颗粒介质在工业和物理学中具有重要的应用价值，对材料科学提出了严峻的挑战。它们的响应特性回避已知的软流变模型，即使当屈服应力不连续性是模糊的振动流化。在这里，我们提出了一个广泛的流变学的情况下，平均应力总结了摩擦的贡献，推广传统的$μ(I)$-流变学，和一个动力学碰撞项占主导地位的快速流化。我们的推测公平地描述了一系列广泛的实验中的振动流化叶片设置，其现象学包括速度减弱，剪切变稀，不连续变稀过渡，和气体剪切增稠。所采用的设置提供了访问动态波动，表现出广泛的时间尺度。在缓慢的密集制度的频率笼开放增加与应力和增强，相对于$μ(I)$-流变学，粘度的下降。在变薄和变厚两种情况下，扩散率与剪切应力呈指数关系，在过渡区附近有一个巨大的增长。
2016-09-12 cond-mat.soft
Glassy dynamics in granular compaction
提出了两种模型来研究慢动力学对颗粒压实的影响。它被发现在这两种情况下，只有通过缓慢松弛的合作结构的填充分数的高值。正在进行的工作，研究这些结果的全部影响进行了讨论。
2000-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coexistence and Transition between Shear Zones in Slow Granular Flows
我们报告的实验缓慢颗粒流在分裂底部库埃特细胞，显示新的应变本地化功能。已观察到的非平凡的流动剖面被证明是在散装和边界处的剪切区的同时形成的后果。基于最小化原理的波动带模型可以用一个单一的拟合参数，即壁与体之间的相对摩擦系数，在较大的形貌和填充高度变化范围内拟合实验。多剪切带形成的可能性受相对摩擦力的控制。此外，我们观察到的对称性的初始状态，与共存的剪切区在两侧壁，自发地打破低于阈值的剪切速度。两个非对称流动状态之间的动态转换发生在一个特征时间尺度上，这取决于剪切强度。
2013-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long range correlations and slow time scales in a boundary driven granular model
考虑一维格点上具有线性粘性相互作用的速度场。具有不同参数的布朗浴可以耦合到边界位置和本体位置，确定不同种类的非平衡稳态或自由冷却动力学。空间和时间相关性的分析结果提供了分析对角化的系统的方程在无限大的限制。我们证明了空间相关性是无标度的和时间尺度变得非常长时，系统只在边界驱动。相反，在浴耦合到散装网站的情况下，指数相关衰减被发现与有限的特征长度。在自由冷却状态下也是如此，但在这种情况下，相关长度随时间扩散地增长。我们讨论了边界驱动的长程相关性和缓慢的时间尺度的关键作用，提出了这个简化的动力学模型和密集的振动流化颗粒材料之间的类比。几个概括和联系的统计物理学的活性物质的建议。
2021-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle Diffusion in Slow Granular Bulk Flows
本文研究了在缓慢剪切的三维颗粒悬浮液中颗粒的扩散运动。对于足够大的应变，粒子动力学表现出扩散高斯统计，与扩散率成比例的局部应变率-符合本地，准静态图片。令人惊讶的是，扩散率也与流内颗粒的深度成反比-在自由表面处，扩散率因此不好定义。我们发现，交叉高斯位移统计是由相同的深度依赖性，证明了一个非平凡的应变尺度在三维颗粒流。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress and large-scale spatial structures in dense, driven granular flows
我们研究了一个简化模型的驱动，耗散颗粒系统中的大尺度动力学不均匀性的外观。稳态重力驱动的非弹性碰撞硬盘流的模拟表明，形成大规模的线性结构的粒子具有高的碰撞频率。这些链可以被证明携带系统中的大部分碰撞应力，这是由于在这些“频繁碰撞”粒子的碰撞之间的动量传递和时间之间发展的动力学相关性。这些动态应力不均匀性的寿命被认为是增长的流速减少对堵塞，导致缓慢衰减的应力相关性让人想起在过冷液体中观察到的缓慢动态。
2005-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometry-dependent constitutive law for granular slow frictional drag
本文对细杆从颗粒床中缓慢垂直拔出时的摩擦本构关系进行了实验研究。使用一个非常精确的蠕变仪，几何相关的颗粒摩擦本构关系进行了特别检查。在以前的一些工作中，一个无量纲数$I=\dotγD_g/\sqrt{p/ρ_g}$已被用来表征颗粒摩擦本构关系，其中$\dotγ$，$D_g$，$p$，和$ρ_g$分别是剪切应变率，粒径，围压，颗粒床的体积密度。认为$I$所表达的颗粒摩擦本构关系在密相流区具有普适性（几乎与几何无关）。然而，在这项研究中，我们发现，系统的几何形状是更关键的颗粒摩擦在一个非常缓慢的撤回制度的特点。具体地说，杆与颗粒直径之间的比率必须是描述颗粒摩擦本构关系的一个重要参数。在颗粒力学行为与颗粒接触数相关的基础上，讨论了几何相关本构关系的物理意义。
2016-11-12 cond-mat.soft
Local Plasticity as the Source of Creep and Slow Dynamics in Granular Materials
采用恒压恒应力数值模拟方法，研究了由小面无摩擦颗粒组成的三维颗粒固体单轴压缩蠕变机理。快速单轴压缩，然后缓慢膨胀的基础上预测的对数蠕变现象。细观力学分析表明，颗粒蠕变和颗粒尺度变形之间存在相关性。大应变的局部区域出现在蠕变过程中，并且随着时间的推移在幅度和尺寸上增长。此外，非仿射颗粒位移的积累与局部应变线性增加，从而提供洞察应力驱动的蠕变演化过程中的塑性耗散的起源。在没有摩擦的情况下，慢对数动力学的预测表明在颗粒固体蠕变过程中塑性耗散作用的普遍性。
2016-03-24 cond-mat.soft
A classical long-time tail in a driven granular fluid
我推导出远离平衡的随机驱动非弹性硬球流体中速度自相关函数ψ（t）的模式耦合理论。由此，我证实了一个来自模拟的猜想，即如果动量守恒，则速度自相关函数代数地衰减，τ（t）~ t^{-3/2}。我表明，缓慢的衰减是由于耦合到横向电流。
2013-08-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Compaction dynamics of a granular media under vertical tapping
我们报告新的实验结果下连续的垂直水龙头颗粒压实。的平均体积分数和平均势能的颗粒填料的演变提出了一个缓慢的致密化，直到最终的稳定状态，并让人想起通常的玻璃松弛通过拉伸指数法。根据阿耳茨纽斯的类型关系，轻敲的强度似乎决定了弛豫的特征时间。最后，分析的垂直体积分数分布揭示了一个几乎均匀的致密化的填料。
2002-10-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanisms for slow strengthening in granular materials
几种机制导致粒状材料在低施加应力下随着时间的推移而增强。该强度由剪切板在与湿或干颗粒材料接触时所经受的最大摩擦力F_max确定，该剪切板在该层已经静止等待时间τ之后。如果在等待时间期间施加剪切应力，则层强度仅与τ大致成几何关系地增加。通过敏感的位移测量和剪切区中颗粒运动的成像研究了强化机制。颗粒状物质由于在剪切应力下颗粒排列的缓慢移动而可以强化。湿度也会导致强化，但并不是唯一的原因。除了这些与时间相关的影响之外，在某些情况下，通过压实颗粒材料以及通过循环施加的剪切应力，也可以增加静摩擦系数。
1999-09-22 cond-mat.soft
Slow relaxation behavior of cohesive powders
我们目前的调查结果从单轴（oedometric）压缩试验两个粘性工业相关的颗粒材料（可可粉和石灰石粉）。实验结果的压缩性，测试与两个设备-FT 4粉末流变仪和定制的流变仪。我们专注于应力响应和缓慢松弛行为的粘性样品测试。压缩结束后，在恒定的体积，正在进行的应力松弛被发现遵循幂律一致的粘性粉末和不同的测试设备。提出了一个简单的（增量代数演化）模型的应力松弛在粘性粉末，其中包括一个响应时间尺度以及第二，无量纲松弛参数。所报道的意见是有用的离散元模拟和本构宏观模型的粘性颗粒材料的改进。
2014-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular packs under vertical tapping: structure evolution, grain motion, and dynamical heterogeneities
利用分子动力学模拟研究了颗粒状介质在一系列流体脉冲作用下的压实动力学。我们的研究集中在三个不同的水平：宏观（体积分数），介观（Vorono\"体积，力分布）和微观（晶粒位移）。我们表明，压实过程中有许多特点，这是让人想起玻璃形成系统的缓慢动态，如前所述。例如，平均体积分数随时间缓慢增加，并遵循拉伸指数定律接近一个稳定值，并且相关的压实时间随着敲击强度的降低而发散。对微观量的研究也证明了与玻璃形成者动力学的相似性，如动力学不均匀性和颗粒的空间相关运动的存在;然而，它也表明存在重要的质的差异，例如笼效应的作用。通过比较粒子的Vorono\"体积及其在一次敲击中的位移，证明了系统在颗粒水平上的几何和动力学之间的相关性。
2007-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical compressibility of dense granular shear flows
Bagnold [1]已经证明，当缓慢剪切时，硬不可变形球体的组合可以表现为可压缩介质，因为这种系统的平均密度有效地取决于围压。在这里，我们使用离散元模拟显示存在的横向和矢状波与此动态压缩性。为此，我们研究了这些波的共振在一个线性库埃特细胞和比较的结果与那些预测从连续的局部本构关系。
2012-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal and wide shear zones in granular bulk flow
我们目前的实验缓慢的颗粒流在一个修改后的（裂底）库埃特几何形状，其中广泛的和可调的剪切区创建远离侧壁。对于增加层的高度，区域增长更宽（显然没有约束），并根据一个简单的，粒子无关的比例定律向内圆柱体发展。在重新缩放之后，跨区域的速度分布落在由误差函数给出的通用主曲线上。我们还研究了材料内部的剪切区作为其局部高度和总层高度的函数。
2004-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle dynamics and effective temperature of jammed granular matter in a slowly sheared 3D Couette cell
我们报告的粒子动力学的实验测量缓慢剪切颗粒物质在三维（3D）库埃特细胞。一个紧密堆积的透明球形珠子的集合被外部压力限制，并填充有流体以匹配珠子的密度和折射率。这使我们能够跟踪嵌入系统中的示踪粒子，并获得作为时间函数的三维轨迹。我们研究的PDF的垂直和径向位移，发现高斯和指数分布，分别。对于慢剪切速率，在所有三个方向上的均方波动被发现是只依赖于库埃特细胞的角位移。示踪剂颗粒的扩散率和迁移率都与剪切速率成正比，从而产生恒定的有效温度，这是堵塞系统的特征。
2008-06-30 cond-mat.soft
Time of avalanche mixing of granular materials in a half filled rotated drum
本文研究了二维圆柱内颗粒的雪崩混合。我们证明，帐户之间的差异$δ$的边缘稳定性的角度和颗粒材料的休止角导致的混合时间的限制值$τ$为半满鼓。混合过程由线性离散差分方程描述。当$δ$是$π$的整数部分时，混合看起来像是分数的线性扩散，扩散系数为零。$δ$波动的引入抑制了$τ(δ)$的奇异性并平滑了$τ(δ)$的相关性。
2000-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming transition in a highly dense granular system under vertical vibration
本文用扩散波谱法研究了三维颗粒系统在垂直振动下的堵塞转变动力学。当外界振动的最大加速度较大时，颗粒系统表现为流体，动态关联函数G（t）迅速松弛。当振动加速度接近重力加速度g时，G（t）的弛豫急剧减慢，并最终停止。因此，该系统经历了相变，表现得像固体。在相变点附近，我们发现结构弛豫表现为拉伸指数行为。这种行为类似于接近玻璃化转变的过冷液体的行为。
2005-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Origin of slow earthquake statistics in low-friction soft granular shear
本研究通过实验表明，低摩擦软颗粒剪切导致慢地震统计，其特征与水热条件下断层材料的粘滑行为一致。
2025-12-01 cond-mat.soft physics.geo-ph
The statistics of particle velocities in dense granular flows
我们目前的颗粒速度分布的测量颗粒材料通过垂直通道的流动。我们的研究仅限于密集，缓慢的流动，其中材料仅在邻近壁的薄层中像流体一样剪切，而大的核心移动而没有连续变形，就像固体一样。我们发现速度分布是非高斯的，各向异性的，并遵循幂律在大的速度。值得注意的是，在类流体和类固体区域中的分布是相同的。核心处的速度变化最大，这与流体动力学理论的预测不符。我们展示了空间相关运动的证据，并提出了在没有剪切的情况下产生波动运动的机制。
2004-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical packing in granular shear bands
在一个现实的三维设置，我们模拟了缓慢变形的理想颗粒介质组成的球体进行轴对称三轴剪切试验。我们遵循自发应变局部化过程的自组织导致剪切带，并证明存在一个临界堆积密度在这个故障区。由膨胀和压实的动态平衡所产生的渐近临界性被发现被限制在剪切带内，而剪切带外的密度保持初始堆积的记忆。剪切带的临界密度取决于摩擦力（和颗粒几何形状），在无限摩擦力的极限下，它定义了一种特定的堆积状态，即\emph{dynamic random loose packing}。
2007-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow dynamics and aging of a confined granular flow
我们目前的实验结果慢流动性能的颗粒组件限制在垂直柱和驱动向上在一个恒定的速度V。对于单分散组件，本研究的证据在低速度（$1<V<100 μm/s$）的硬化行为，即获得一个稳定的状态速度所需的应力大致随速度增加。另一方面，在非常低的驱动速度（$V<1 μm/s$），我们证明了一个不连续的和滞后的过渡到粘滑制度的特点是一个强大的分歧时，速度为零的最大阻塞力。我们表明，所有这些现象都受到周围湿度的强烈影响。我们还提出了一个尝试，以建立颗粒流变学和固体之间的摩擦力的壁和颗粒。我们的讨论基于一个简单的理论模型和独立的晶粒/壁摩擦学测量。我们也使用有限元数值模拟来对抗实验结果的各向同性弹性。第二个系统的玻璃珠的多分散组件进行了研究。我们强调一个新的动力学行为的发病，即大分布的阻塞力证明在粘滑制度。
2003-02-27 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
A frictional Cosserat model for the slow shearing of granular materials
本文用刚塑性Cosserat模型分析了平面和圆柱形的Couette流动。在该模型中，一个经典的连续介质的水动力场补充的力偶应力和本征角速度场。角动量的平衡，这是满足隐含在一个经典的连续，必须加强在一个Cosserat连续。结果，应力张量可能是不对称的，并且物质点的角速度可能不同于局部涡量的一半。将颗粒介质作为Cosserat连续体处理的一个重要结果是，它在模型中加入了材料长度尺度，这在基于经典连续体的摩擦模型中是不存在的。此外，Cosserat模型允许确定的速度场唯一的粘度流动，在经典的摩擦模型。对致密、缓慢变形的颗粒材料的粘滞流动的实验表明，剪切仅限于一个狭窄的区域，通常只有几个颗粒直径厚，而其余的材料基本上没有变形。本模型捕捉到了这一特征，圆柱Couette流的速度分布预测与报道的数据吻合良好。当库埃特细胞的壁比颗粒状材料更光滑时，该模型预测剪切层厚度与库埃特间隙$H$无关，当后者比颗粒直径$d_p$大时。当壁面粗糙度与颗粒材料相同时，模型预测对于重力作用下的平面剪切和圆柱形库埃特流，剪切层厚度在极限$(H/d_p) \gg 1$内按$(H/d_p)^{1/3}$变化。
2001-07-27 cond-mat.soft
From Elasticity to Hypoplasticity: Dynamics of Granular Solids
“颗粒弹性”，用于计算静态应力分布在粒状介质中，是广义的，包括缓慢移动，变形颗粒的影响。其结果是一个颗粒固体的流体动力学理论，与土壤力学模型吻合得很好。
2007-06-10 cond-mat.soft
Dynamical collective memory in fluidized granular materials
最近的实验与旋转扩散的探针在振动的颗粒介质中揭示了丰富的场景，从稀气体到稠密的液体与笼效应和意想不到的超扩散行为在大的时间。在这里，我们设置了一个模拟，定量再现实验观察，并允许我们调查主机颗粒介质，在实验中不可行的任务的属性。我们发现了一个持久的集体旋转模式，出现在高密度和低颗粒温度：介质的宏观部分缓慢旋转，随机切换方向后，很长一段时间。这种主介质的旋转模式是探针超扩散的起源。集体运动在中间时刻（在笼子阶段）伴随着一种动力学不均匀性，然后在后期（超扩散开始时）波动强烈减少。
2019-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow relaxation and aging phenomena at nano-scale in granular materials
具有亚稳态元件的复杂系统通常表现出接近对数时间的弛豫和一种老化：重复的刺激削弱了系统的弛豫响应。众所周知，颗粒物质表现出丰富的这种行为，其中热涨落的作用通常被忽略。然而，我们证明，后者可以明显影响接触介观尺度的粗糙，并通过适当的声学效应进行宏观观察。我们还提出了一个机制，包括缓慢的弛豫和老化的内在性质的广泛的一类系统的亚稳态。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.geo-ph
Contact tribology also affects the slow flow behavior of granular emulsions
最近的研究表明，接触力学在悬浮液流动动力学中起着重要作用。分散体中颗粒物质之间的接触机制应敏感地取决于分散相的组成：显然，乳液液滴与角状砂粒之间的相互作用不同。因此，我们要问：接触力学在分散介质流动中的作用是什么？我们专注于缓慢的流动，接触是持久的，因此接触力学效应应该是最明显的。为了回答我们的问题，我们合成了具有不同摩擦系数的软水凝胶颗粒。通过使颗粒变软，我们可以在有限的围压下以所有的驱动速率驱动它们。对于具有低摩擦系数的颗粒，我们获得类似于乳液的流变性，但有效摩擦比从其微观接触力学预期的大得多。增加颗粒的摩擦系数，我们发现悬浮液中的流动不稳定性。悬浮颗粒的微观摩擦系数对颗粒层的流动和波动也有很大的影响。我们的“颗粒乳液”的特定流变学提供了进一步的证据，更好地理解微观颗粒相互作用是广泛的相关性分散介质流动。
2018-10-19 cond-mat.soft
Kinematic flow patterns in slow deformation of a dense granular material
利用\emph{in situ}成像技术结合粒子跟踪技术，对模型致密颗粒介质在缓慢变形过程中的运动学流型进行了高分辨率研究。在宏观平面应变条件下，其变形形态为平凸模压痕。使用一般的分析方法，速度梯度和变形场从无序的晶粒排列，使流动特性被量化。关键的意见是形成的停滞区，在稀释颗粒流过去的障碍物;发生的漩涡在流动的冲床下面;和形成不同的剪切带毗邻的停滞区。瞬态和稳态停滞区的几何形状，以及剪切带中的涡和应变率的强度，从实验数据中获得。所有这些结果在精确尺度的非光滑接触动力学（NSCD）模拟中得到了很好的再现。模拟的全三维数值粒子位置允许提取从实验中极难获得的流动特征。其中的三个例子，即材料自由表面的演变，变形的一个晶粒柱下面的冲头和分辨率的速度内的主剪切带，突出显示。在这个模型问题中观察到的各种流动特征也说明了制定一个完整的变形的微观力学分析描述所涉及的困难。
2015-07-19 cond-mat.soft
Creeping Avalanches of Brownian Granular Suspensions
我们研究了一堆微米级的二氧化硅颗粒在小型旋转鼓充满水的雪崩动力学。与经典颗粒材料的预期相反，雪崩不会在有限的休止角处停止。在角度$θ$ \_c以下，我们观察到桩缓慢流动直至变平的蠕变状态。在这种情况下，松弛是对数的时间，是较慢的，当颗粒的重量和热搅拌之间的比率增加。我们提出了一个简单的1D模型的基础上克雷默的逃逸率来描述这种流动。
2017-10-25 cond-mat.soft
Analysis of granular rheology in a quasi-two-dimensional slow flow by means of discrete element method based simulations
采用离散元法（DEM）研究了球形颗粒在矩形料仓中的定常流动。该流动具有两个非零速度分量，并且比广泛研究的单向剪切流动更复杂。该研究的目的是详细描述流动材料的局部流变特性。流动被证明是几乎恒定的密度，与对称的应力张量和应力和应变率张量的主方向几乎共线。局部流变学分析使用的坐标变换，使直接计算的粘度和组件的压力假设颗粒材料是广义牛顿流体。缩放的粘度，波动速度和体积分数示出遵循幂律关系与惯性数，缩放的剪切速率，和数据为不同的流速崩溃到一个单一的曲线，在每种情况下。用于比较的颗粒在倾斜表面上的流动的结果与仓流的结果相似，但是由于颗粒的分层，具有较低的粘度和较高的固体分数。面内正应力几乎相等，略大于第三分量。这三个正应力与相应的脉动速度分量有很好的相关性。基于所得到的经验关联式，提出了一个计算颗粒流的连续介质模型。
2019-12-16 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
Aspects of weakening in granular assemblies
本文研究了在缓慢增加的偏应力作用下大的（N~10^4）二维准静态颗粒集合体的数值模拟。我们报告的一些特殊性，在这些包装的行为，尚未解决。滑动接触的数量不一定与稳定性相关：首先，滑动接触的数量随着施加的应力线性且平滑地增加。然后，在大约一半的峰值应力，增加放缓，平台的发展，并随之下降。
2010-05-18 cond-mat.other cond-mat.soft
Slow Drag in 2D Granular Media
我们研究的阻力所经历的物体缓慢地以恒定的速度通过一个二维颗粒状材料组成的双分散磁盘。拖曳力主要由系统主体的力链结构控制，因此表现出强烈的波动。我们考虑了三个重要的控制参数的系统的效果：包装分数，拖动速度和示踪剂颗粒的大小。我们发现，平均阻力增加作为一个幂律（指数为1.5）在减少包装分数，$(γ- γ_c)/γ_c$，$γ$通过一个关键的包装分数，$γ_c$。相比之下，平均阻力增长缓慢（基本上是对数）与阻力速度，表现出弱的速率依赖性。然而，该系统仍然表现出很强的统计不变性，在这个意义上，许多物理量崩溃到一个单一的曲线在适当的缩放。我们还表明，该系统可以理解使用简单的故障模型，重现许多实验观察。这些实验数据和模拟表明，阻力的波动似乎与系统中力链的形成和断裂有关。此外，我们的模拟表明，对数增加的平均阻力率可以解释，如果缓慢松弛的力链网络。
2004-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Contact transience during slow loading of dense granular materials
利用离散元（DEM）模拟球和球簇组装体，研究了准静态变形过程中颗粒运动的不规则性。共分析了三种类型的粒子间运动：粒子中心的相对运动，两个粒子在其接触处的物质点的相对运动，以及接触穿过粒子表面的遍历。运动是滚动、滑动和接触处的弹性变形的复杂组合，并且所有运动都是高度不规则和变化的，随着应变的增加而增加。粒子中心的相对运动与粒子的仿射位移的相对运动有很大的差别。非凸球团粒子的运动比球形粒子的运动更有规律。本文还研究了两个远程粒子之间的距离和它们的成对相对位移的影响。即使对于由多于六个中间粒子分开的粒子对，相对运动也不符合平均变形（仿射）场。力链被证明是短暂的功能，仅短暂地跨越过去的应变生存。
2018-12-18 cond-mat.soft
MR Imaging of Reynolds Dilatancy in the Bulk of Smooth Granular Flows
致密的颗粒物质必须膨胀才能流动，这种现象被称为流动性。在这里，我们执行，通过磁共振成像，直接测量的局部堆积密度的演变的缓慢和平滑的颗粒剪切流中产生的裂底几何形状。我们发现这种不相容性出奇地强。膨胀区跟随大应变率区域，并作为时间的函数缓慢扩展。这表明，局部堆积密度由实验开始以来经历的局部应变的总量决定。
2007-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Measurements of Particle Dynamics in Slow, Dense Granular Couette Flow
实验测量的下表面上的一个3D库埃特细胞含有单分散球的粒子动力学的报告。平均径向密度和速度分布与先前在填充有芥菜籽的3D单元的本体内和下表面上测量的那些相似。对粒子速度随时间演变的观测揭示了不同的运动事件，即先前静止的粒子在再次卡住之前移动一小段时间的间隔。在离运动壁面一定距离$r$处的两个粒子速度之间的互相关揭示了粒子相关的特征长度尺度。单个粒子速度的自相关性揭示了一个特征时间尺度$τ$，该时间尺度随着与内部移动壁的距离而减小。这可能归因于离散运动事件发生的罕见性增加以及大$r$时这些事件的持续时间缩短。均方根方位角速度波动，$δv_θ(r)$，和平均剪切速率，$\dotγ(r)$之间的关系，被发现是$δv_θ\propto \dotγ^α$与$α= 0.52 \pm 0.04$。这些意见进行了比较与其他最近的实验和修改后的流体动力学模型最近推出的Bocquet等人。
2001-03-27 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
From creep to flow: Granular materials under cyclic shear
颗粒状材料，如沙子，粉末和谷物在日常生活中无处不在，工业应用和地球科学[1]。当不受干扰时，它们形成类似于其他非晶态固体如金属和胶体玻璃的稳定结构[2]。通常认为，所有这些无定形材料在缓慢剪切时显示出普遍的机械响应，即，有一个弹性制度，其次是屈服[3]。在这里，我们使用X射线断层扫描，以确定在三维循环剪切颗粒系统的微观动力学。与剪切振幅$Γ$无关，样品显示出从蠕变到扩散动力学的交叉，表明粒状材料没有弹性响应并且总是屈服，与其他玻璃形成鲜明对比。重叠函数[4]表明，在大的$Γ$屈服是一个简单的交叉现象，而对于小的$Γ$，它显示出一级跃迁的特征，临界点在$Γ\approx 0.1$，在该临界点处，人们发现明显的减速和动力学不均匀性。我们的研究结果是直接相关的颗粒的表面粗糙度，诱导微观的势能景观，从而创建松弛通道，是在简单的玻璃缺席。为了理解颗粒系统的复杂弛豫动力学，必须理解这些过程。
2023-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rheology of Granular Materials: Dynamics in a Stress Landscape
我们提出了一个框架，用于分析致密驱动颗粒材料的流变学，基于最近提出的基于应力的合奏。在这个系综波动颗粒系统附近的干扰是由一个类似温度的参数，angoricity，这是共轭的系统的应力控制。在本文中，我们开发了一个模型的基础上缓慢驱动的颗粒材料的应力合奏和景观的想法，在应力空间。Behringer等人（2008年）已经证明了由angoricity驱动的活化过程的想法，以描述颗粒材料的对数强化。正如在软玻璃流变学（SGR）的图片，我们的模型代表了一个小补丁的颗粒状材料（介观区域）在应力为基础的陷阱景观的演变。在SGR中，安戈里度起着温度波动的作用。我们确定了（a）本构方程，（b）屈服应力，（c）在颗粒剪切实验中耗散的应力分布，并将这些预测与Hartley & Behringer（2003）的实验进行比较。
2009-08-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spectral responses in granular compaction
轻轻敲打的颗粒填料的缓慢压实使人想起结构玻璃和自旋玻璃的低温动力学。在这里，我探测颗粒压实的动态频谱测量复杂的（频率依赖）体积磁化率$\tildeχ_v$。虽然堆积密度$ρ$显示玻璃样缓慢松弛（老化）和历史依赖性（记忆）在低轻敲振幅，磁化率$\tildeχ_v$显示非常弱的老化效应，其光谱没有迹象表明一个快速增长的时间尺度。这些特征使$\tildeχ_v$与结构玻璃和自旋玻璃中的介电和磁性对应物形成鲜明对比;相反，$\tildeχ_v$与自旋玻璃的复杂比热非常相似。我认为，这表明在颗粒压实的玻璃样动力学是由统计上罕见的松弛过程，越来越多地从典型的松弛系统的时间尺度分离。最后，我检查有限的系统尺寸上的频谱的压实动力学的效果。从低频过程对应于大尺度粒子重排的假设出发，我认为所观察到的有限尺寸效应与小系统中大尺度集体重排的抑制是一致的。
2009-11-06 cond-mat.soft
Experimental evidence of ageing and slow restoration of the weak-contact configuration in tilted 3D granular packings
利用数字成像技术和非线性声学方法研究了颗粒填料缓慢向其不稳定阈值移动的过程。前一种方法使我们能够研究在倾斜过程中的表面上的晶粒重排和后者能够选择性地探测在材料块体中的弱接触部分的修改。逐渐老化的表面活性和弱接触的重新配置观察到的结果，反复倾斜周期到一个给定的角度小于雪崩的角度。对于几个连续的倾斜周期后达到的老化配置，突然恢复的表面上的活动和弱接触重排发生时，包装随后倾斜超过以前的最大倾斜角。这种行为进行了比较，从倾斜的2D填料的数值模拟与文献结果。研究还发现，老化后的弱接触结构，如果填料保持静止几十分钟，会自发地恢复到初始状态。当填料在零和近临界角之间来回倾斜时，弱接触构型在近临界角和零角附近表现出“内部弱接触雪崩”，而不是老化。相比之下，接触更强的骨骼保持稳定。
2010-11-08 cond-mat.other cond-mat.soft
Granular Solid Hydrodynamics (GSH): from Quasi-Static Motion to Rapid Dense Flow
{ \sc gsh}是一种连续介质力学理论，用于定性解释各种颗粒现象。为了探索和证明它的宽度，简单的解决方案{ \sc gsh}相关的颗粒现象和本构模型，包括（i）为零的剪切速率：静态应力分布和弹性波的传播;（ii）在缓慢的速度：临界状态，剪切带，亚塑性和测压模型;（iii）在较高的速度：MIDI模型，在Bagnold制度的快速密集流。一个统一的，紧密相关的颗粒物理学的理解出现作为这些现象的结果，采用一个单一的框架进行排序和解释。
2012-07-05 cond-mat.soft
Role of gravity or confining pressure and contact stiffness in granular rheology
研究了颗粒材料在慢准静态和惯性流中的稳态剪切流变特性。重力场和接触刚度的影响，这是传统的平凡化是这项研究的重点。采用离散元法对考虑不同重力场和接触刚度的裂底几何结构中弱摩擦颗粒集合体进行了一系列模拟。虽然传统上惯性数，即，应力与应变率时间尺度的比率描述了流动流变学，我们发现，第二个无量纲数，即柔软度与应力时间尺度的比率，也必须包括在内以表征整体流动行为。对于缓慢的，准静态的流动，密度增加，而宏观摩擦力分别增加颗粒的柔软度和重力降低。这种趋势被添加到$μ(I)$流变学中，并且可以追溯到接触网络中的各向异性，在稳态下显示宏观摩擦和偏置织物之间的线性相关性。有趣的是，当外旋速率增加时，对于给定的重力场和接触刚度，线性关系成立。
2014-12-02 cond-mat.soft
Experimental and computational studies of jamming
干扰是表现出慢松弛动力学的不平衡系统的共同特征。在这里，我们回顾了我们的努力，在理解堵塞颗粒材料使用实验和计算机模拟。我们首先获得一个缓慢剪切颗粒材料非常接近堵塞的有效温度的估计。有效温度的测量是在实验室中实现的缓慢剪切一个紧密堆积的合奏的球珠所限制的外部压力在库埃特几何。所有的探针颗粒，独立于它们的特征，在相同的温度下平衡，由系统的堆积密度给出。这表明，有效温度是一个状态变量的几乎堵塞的系统。然后，我们调查数值是否可以从一个平坦的平均超过拥挤的配置，在一个给定的能量在颗粒包装，假设的热力学方法来晶粒的有效温度。
2005-03-03 cond-mat.soft
Refraction of shear zones in granular materials
研究了层状颗粒材料慢剪切流动中的应变局部化问题。一个迄今为止未知的影响在这里提出。我们证明了剪切带在材料界面处的折射与光学中的光的折射类似。这一现象可以得到的结果，最近的变分模型的剪切带。模型的预测进行了测试，并证实了三维离散元模拟。我们发现剪切带遵循光折射的斯涅耳定律。
2007-01-08 cond-mat.soft
