Compaction of granular material inside confined geometries
在自然界和工程中，松散堆积的颗粒材料通常被压实在有限的几何形状中。在这里，我们探讨这样的行为在一个准二维的几何形状，平行的刚性墙提供的限制。我们使用离散元方法来研究由于刚性活塞的位移而导致的压实的颗粒填料内的应力分布。我们观察到，包装内的应力随累积晶粒的长度呈指数增加，并显示扩展到目前的分析模型，适合测得的应力。研究了一系列系统参数的微观力学行为，并描述了现有分析模型的局限性。特别是，我们展示了可以使用现有模型处理的最小尺寸的系统。此外，增加活塞速率的影响，和初始填充分数的变化，进行了说明。
2015-05-15 cond-mat.soft
Fluctuating particle motion during shear induced granular compaction
利用折射率匹配法，研究了颗粒在循环剪切变形下的运动轨迹。在压实过程中观察到的颗粒运动是不扩散的，但表现出瞬态笼效应，类似于胶体玻璃中观察到的。我们精确地研究了两个连续周期之间的步长的统计数据，并观察到它与剪切振幅成正比。的微观观察和压缩过程中的体积分数的宏观演变之间的联系进行了讨论。
2003-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Three-dimensional compaction of soft granular packings
采用三维非光滑接触动力学模拟方法，分析了由软（弹性）球形颗粒组成的组件在堵塞状态之后的压实行为。粒子的组件的特征在于使用的包装分数，配位数，和冯米塞斯应力分布的粒子内的围压增加的演变。堆积分数增加并趋向于接近$1$的最大值，并且平均配位数作为堆积分数的平方根而增加。随着围压的增加，观察到的过渡从一个粒状材料的剪切应力分布的指数尾巴的连续的材料，其特征在于高斯样分布的剪切应力。我们开发了一个方程，描述了作为所施加的压力的函数的填充分数的演变。这个方程，基于颗粒应力张量的微观力学表达，赫兹接触定律的小变形的限制，以及填充分数和颗粒的协调之间的幂律关系，提供了良好的预测从堵塞点到非常高的密度，而不需要调整任何参数。
2021-08-27 cond-mat.soft
3D microprinting anisotropic and deformable active matter -- A perspective
Huygens-Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University（莱顿大学休厄斯-卡末林·昂内斯实验室）
三维微打印技术推动了各向异性活性颗粒的制备，拓展了活性软物质的参数空间，为揭示活性和软物质基本原理及微机器人系统发展提供了新平台。
2026-04-09 cond-mat.soft
Monitoring Three-Dimensional Packings in Microgravity
我们目前的结果，从实验中实现的抛物线飞行在微重力下的三维颗粒填料。采用两种不同的技术来监测压实过程中填料的内部：（1）X射线照相术用于测量透射中颗粒位置的综合波动。(2)应力双折射在三维应用可视化的压力内的包装。被发现到逮捕包装的过渡下方的颗粒运动产生一个良好的搅拌状态。在过渡时，粒子迅速失去能量，形成应力网络。使用这两种方法，可以识别非被捕粒子（响尾蛇）。特别是，它被发现，内被捕的包装可以被激发到可观的动态的静止加速度（g-抖动）在抛物线飞行过程中，而不破坏包装。在低速率的压实，一个政权的缓慢颗粒冷却。缓慢的冷却持续几秒钟，可以用线性定律很好地描述，并在完全停止填充之前终止于动力学的快速最终崩溃。
2013-12-21 cond-mat.soft
Stationary shapes of deformable particles moving at low Reynolds numbers
暑期学校的讲座笔记“微型游泳者-从单粒子运动到集体行为”，由DFG优先计划SPP 1726组织（Forschungszentrum J{ü}lich，2015）。
2015-10-05 cond-mat.soft
Unconventional rheological properties in systems of deformable particles
我们证明了非常规的流变和记忆性能的软变形粒子的能量取决于它们的形状，通过数值模拟系统的存在。在大应变下，这些系统经历了非常规的剪切弱化转变，其特征在于机械能的增加和剪切应力的急剧下降，这源于短程四次有序的出现。在这些弱化状态下，接触网络在应变反转下可逆地演化，保持其初始状态的记忆，而微观动力学是不可逆的。
2021-08-13 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
Simulating grain shape effects and damage in granular media using PeriDEM
本文提出基于离散元与近场动力学的 PeriDEM 数值平台，通过安全盘优化布置和解析接触计算，研究任意颗粒形状及拓扑对可变形颗粒聚集体沉降与压实行为的影响。
2022-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Microstructure evolution of compressible granular systems under large deformations
我们报告的三维粒子力学静态计算，预测的微观结构演变过程中模压弹性球形颗粒的相对密度接近一。我们采用了一个非局部接触配方，保持预测在高水平的限制，通过删除经典的假设，粒子之间的接触制定本地作为独立的对相互作用。该方法表明，配位数取决于可压缩性的水平，即，粒子的泊松比。结果还表明，颗粒之间和颗粒与壁之间的接触力的分布，虽然类似的堵塞开始，是非常不同的，在充分压实。颗粒壁力与文献中报道的实验测量结果非常一致，为桥接实验边界观测与批量行为提供了一个统一的框架。
2016-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of Deformable Active Particles under External Flow Field
在大多数实际情况下，活性颗粒受到其环境的影响，例如，受到化学浓度梯度、光强度、重力或约束的影响。特别是，外部流场的影响对于在溶剂流体中游动的颗粒是重要的。对于诸如自推进液滴和活性囊泡的可变形活性颗粒，以及诸如裸藻和嗜中性粒细胞的微生物，已经通过关注形状变形进行了一般描述。本文介绍了作者近年来对单个主动可变形颗粒在外流场作用下的动力学行为的研究。首先，引入了一组包含一般外流影响的主动变形颗粒模型方程。然后，两个特定的流动剖面下的动态进行了讨论：线性剪切流，作为最简单的例子，和旋流。在后一种情况下，还考虑了旋流对活性可变形颗粒的散射动力学。
2017-07-26 cond-mat.soft
Rheology and structure of a suspension of deformable particles in plane Poiseuille flow
我们提出了一个实验研究的流变性和结构的受限悬浮液中流动的可变形颗粒在准二维Poiffille流。由于精确的微流体粘度测定技术结合浓度分布的测量，我们的研究提供了第一个实验确认{与三维颗粒}的结构化效应和流变学之间的强关系，以前只报道在纯二维系统的数值模拟。在由于限制而发生强结构化效应的条件下，有效粘度随颗粒浓度（这里是红细胞）的演变显示出与悬浮液结构中的定性转变相关的快速增长和平稳期的显著连续范围。
2022-04-07 cond-mat.soft
Channel flows of deformable nematics
该研究用连续介质模型分析可变形向列相粒子在剪切流和 Poiseuille 流中的动力学，揭示初值相关稳态及壁面取向、中心振荡的条带化现象。
2025-08-26 cond-mat.soft
Self-organization and memory formation in two-dimensional jammed deformable matter under cyclic compression
The Institute of Mathematical Sciences（马图拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
研究探讨了变形环结构在准静态压缩下的无热机械响应，发现进一步密实导致环状结构失稳，从而产生宏观机械软化。在循环压缩下，单分散系统趋向于近可逆路径经过有序状态，而多分散系统则收敛到稳定、滞回的极限环，这些极限环编码了训练历史的鲁棒记忆。
2026-05-21 cond-mat.soft
Deformable active nematic particles and emerging edge currents in circular confinements
我们考虑一个相互作用的活性粒子的微观场论方法。只有空间相互作用，这种系统中的自推进强度可以导致不同的集体行为，例如，同步的自我旋转和集体翻译。不同的行为是由于内部颗粒结构、颗粒形状变形和颗粒-颗粒相互作用之间的微妙相互作用。对于中间活性强度，出现不对称形状，并导致手性和自旋转晶体。对于较大的主动强度，形状是对称的，并且出现平移集体运动。在圆形的约束，根据包装分数，自旋制度要么稳定的位置和取向顺序，或可能导致边缘电流和全球旋转，破坏同步自旋晶体结构。
2021-02-03 cond-mat.soft
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
Deformable and robust core-shell protein microcapsules templated by liquid-liquid phase separated microdroplets
微胶囊是一类重要的微尺度材料，其应用范围从个人护理到生物医学，并且具有越来越大的潜力作为中空器官或组织的细胞外基质（ECM）模型。这种胶囊通常由包括合成聚合物的非ECM材料产生。在这里，我们制造了强大的微胶囊与可控的壳厚度从物理和酶交联明胶，并实现了核-壳结构，通过利用液-液相分离的水分散相系统在一步微流控过程。微流体力学测试表明，厚壳胶囊的机械鲁棒性可以通过调节壳厚度来控制。此外，微胶囊表现出环境响应性变形，包括渗透和外部机械力引起的屈曲。通过胶囊的降解获得货物物质的顺序释放。稳定性测量显示胶囊在37 °C下稳定超过两周。最后，通过微凝胶前驱体的凝胶-溶胶转变，得到了全水相液-液相分离体系和多相液-液相分离体系。这些智能胶囊是中空生物结构、微尺度药物载体以及活性软材料和机器人的构建模块或隔间的有前途的模型。
2021-05-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Microfluidic pressure-driven flow of a pair of deformable particles suspended in Newtonian and viscoelastic media: A numerical study
本研究通过混合有限元方法数值探究微通道压力驱动流中，牛顿与黏弹性介质内一对可变形弹性颗粒的水动力相互作用，定量明确其自发有序的条件，为微流控颗粒排序装置设计提供支撑。
2023-12-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary micromechanics: Measuring the elasticity of microscopic soft objects
我们提出了一个简单的方法来访问微观可变形颗粒的弹性性能。这种方法是基于测量软颗粒的压力引起的变形，因为它们被迫通过锥形玻璃微毛细管。它使我们能够在一个单一的实验中确定的压缩和剪切模量的变形对象。聚丙烯酰胺微凝胶颗粒的模型系统上的测量表现出良好的一致性，与相同组成的散装凝胶的测量。我们的方法适用于广泛的机械性能，因此应该是一个有价值的工具，用于表征各种软和生物材料。
2012-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Species interconversion of deformable particles yields transient phase separation
本文研究了可变形排斥性粒子在能量景观下的非平衡尺寸同步现象，发现弛豫过程具有瞬态相分离特征，并通过动力学分析和粗粒化映射预测了不同物种存活的相图及转变本质。
2025-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertial migration and axial control of deformable capsules
单细胞的机械变形能力是癌症、血液病、炎症等多种疾病的重要指标。芯片实验室设备允许使用流体动力将这些细胞与健康细胞分离。我们进行流体力学模拟的基础上的格子玻尔兹曼方法和研究的行为的弹性胶囊在微流体通道流动的惯性制度。虽然惯性升力驱动胶囊远离通道中心，但其可变形性有利于沿相反方向迁移。平衡两种迁移机制，可变形胶囊根据其大小和可变形性以特定的平衡距离组装。我们发现，这个平衡距离几乎是独立的通道雷诺数和落在一个单一的主曲线绘制时，与拉普拉斯数。我们确定了一个类似的主曲线不同的粒子半径。相反，胶囊的实际变形强烈地依赖于雷诺数。升力曲线的行为与刚性粒子的行为类似。利用Saffman效应，胶囊的平衡位置可以通过沿通道轴线的外力来控制。当刚性颗粒在减速时移动到中心时，非常软的胶囊显示相反的行为。有趣的是，对于一个特定的控制力粒子集中在同一个平衡位置独立于其变形。
2017-02-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sticking dynamics of deformable colloids
本文用微流变技术研究了聚苯乙烯胶体颗粒与平板玻璃的粘附过程，用光镊捕获颗粒，用压电台定位平板并使其在平面内正弦运动，通过平板与颗粒之间的机械耦合从粘性变为弹性的过渡来描述粘附过程。通过改变实验中的三个参数，即，镊子势的强度，粒子-板相互作用的强度和振荡驱动的强度，三个不同的制度的动态-卡住，非卡住和老化，分别对应于弹性，粘性和粘弹性的耦合。[1]的观察结果可以通过耦合介质的有效刚度模量的实部和虚部的参数Nyquist图更好地说明。当颗粒与板接触时，这些参数从它们的体积值突然改变，而不管颗粒在最终稳定状态下是粘附还是非粘附。在老化制度中，粘附逐渐演变的时间，该系统显示出一个参数图显着不同的预期从一个单一的松弛过程。在奈奎斯特图中，数据的聚类趋势提供了真正的多体系统和具有几个自由度的系统之间的有趣对比。
2009-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active remodeling rescues a microswimmer from geometric trapping
Wageningen University and Research（瓦赫宁根大学与研究中心）；Amsterdam UMC, University of Amsterdam（阿姆斯特丹UMC，阿姆斯特丹大学）
本研究以莱茵衣藻为对象，探究其在可变形微凝胶介质中的运动，发现障碍物流动性可调控其运动，主动重塑能帮助微泳者摆脱几何捕获。
2026-10-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
