Cyclically sheared colloidal gels: structural change and delayed failure time
本研究通过实验与模拟探究循环剪切下胶体凝胶的多尺度行为，揭示剪切引发的结构变化、屈服与应变硬化特性，证实应变硬化可提升凝胶稳定性且该响应具有各向异性。
2025-06-17 cond-mat.soft
Edwards thermodynamic framework controls density segregation in cyclically sheared granular materials
该研究通过X射线断层扫描实验探究准静态循环剪切下不同密度颗粒的偏析现象，基于Edwards统计系综的有效颗粒热力学框架可解释该偏析行为，且偏析温度与Edwards致密化温度在误差范围内一致。
2024-07-15 cond-mat.soft
Jamming of packings of frictionless particles with and without shear
通过最小化无摩擦颗粒填充的焓，我们得到堵塞的固体在所需的压力，因此调查堵塞过渡剪切和不剪切。在这两种情况下，典型的缩放关系的干扰过渡恢复。与没有剪切的系统相比，剪切驱动的堵塞转变发生在较高的填充分数下，堵塞的固体更坚硬，具有各向异性力网络。此外，通过引入宏观摩擦系数，我们提出了一个解释之间的剪切和非剪切系统在固定压力下的包装分数差距。
2018-04-22 cond-mat.soft
X-ray tomography investigation of cyclically sheared granular materials
利用X射线层析成像和剪切力测量相结合的方法，对具有高瞬态行为的循环剪切颗粒系统进行了研究，得到了剪切循环过程中微观结构和宏观剪切力的演化规律.我们从微观过程解释了系统的宏观行为，包括粒子级结构重排和摩擦接触变化。具体而言，我们展示了如何接触摩擦可以诱导大的结构波动，并导致显着的剪切阻尼效应的颗粒材料，我们还构建了一个经验的宏观剪切力的本构关系。
2020-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effect of Collisional Elasticity on the Bagnold Rheology of Sheared Frictionless Two Dimensional Disks
我们进行恒定体积模拟的稳态，剪切驱动流在一个简单的模型中的无热，双分散，软核，无摩擦的磁盘在两个维度上，使用的耗散法，引起Bagnoldian流变学。专注于小应变速率限制，我们映射出的流变行为作为一个功能的颗粒包装分数$ϕ$和参数$Q$，测量二进制粒子碰撞的弹性。我们发现一个$Q^*(ϕ)$，标志着明确的交叉，从一个区域的特点强非弹性碰撞，$Q<Q^*$，到一个区域的特点弱非弹性碰撞，$Q>Q^*$，并给出证据，$Q^*(ϕ)$发散为$ϕ\toϕ_J$，剪切驱动的干扰过渡。因此，我们得出结论，在任何值的$Q$的干扰过渡行为一样的强非弹性的情况下，提供一个是足够接近$ϕ_J$。我们进一步描述了强非弹性与弱非弹性区域中碰撞的不同性质，并将我们的结果改写为硬颗粒物质讨论中常用的组成方程形式。
2017-02-19 cond-mat.soft
Orientational Ordering in Athermally Sheared, Aspherical, Frictionless Particles
数值模拟了双分散无摩擦二维球柱体和三维长椭球体的均匀无热剪切。我们着重于粒子的取向有序作为非球面性参数$α\to 0$和粒子接近球形。我们发现，在填充分数$ϕ$中，序参量$S_2$是非单调的，并且当$α\to 0$ $S_{2}$在干扰和干扰以上时保持有限。因此，研究球形粒子的方法似乎是独特的。我们还发现，剪切颗粒继续旋转以上的干扰，和颗粒接触优先位于沿最窄的宽度的颗粒，甚至作为$α\to 0$。
2019-05-20 cond-mat.other cond-mat.soft
Athermal Jamming vs Thermalized Glassiness in Sheared Frictionless Particles
对二维软核无摩擦圆盘进行了数值模拟，研究了简单液体的行为与热温度$T$、填充率$ϕ$和均匀剪切应变率$\dotγ$的关系.从我们的软核结果推断硬核极限，我们发现它取决于两个参数$ϕ$和$T/\dotγ$。$T/\dotγ\to 0$定义了无热极限，其中剪切驱动的堵塞转变发生在明确定义的$ϕ_J$。$T/\dotγ\to\infty$定义了在$ϕ_G$下可能发生平衡玻璃化转变的热化极限。这一结论表明，无热堵塞和平衡玻璃化行为不是由同一个临界点控制的。初步结果表明是$ϕ_G <ϕ_J$。
2012-11-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear banding, discontinuous shear thickening, and rheological phase transitions in athermally sheared frictionless disks
我们报告的数值模拟的简单模型的无热，bidisperse，软核，大量的磁盘在两个维度上，作为一个功能的包装分数$ϕ$，非弹性的碰撞测量的参数$Q$，并施加均匀的剪切应变率$\dotγ$。我们的粒子有接触相互作用，包括正常定向的弹性排斥和粘性耗散，以及切向定向的粘性耗散，但没有粒子间的库仑摩擦。在$(ϕ,Q)$平面上绘制小$\dotγ$的相图，发现从Bagnoldian流变区域到Newton流变区域存在一个尖锐的一阶流变相变，并表明系统在堵塞时总是Newton的.我们认为粒子的旋转运动，并证明了至关重要的旋转和平移自由度之间的耦合在小$Q$（强非弹性碰撞）的相结构。在小$Q$，我们表明，在增加$\dotγ$，尖锐的Bagnoldian牛顿过渡成为一个共存区域的有限宽度的$(ϕ,\dotγ)$平面，与共存的Bagnoldian和牛顿剪切带。通过在固定的$ϕ$下增加$\dotγ$穿过这个共存区域，我们发现如果$\dotγ$变化太快，系统无法松弛到对应于$\dotγ$瞬时值的剪切带稳态，则会导致不连续的剪切增稠。
2017-06-12 cond-mat.soft
Multiperiodic orbits from interacting soft spots in cyclically-sheared amorphous solids
当非晶态固体周期性地变形时，其可以达到稳定状态，其中构成颗粒的路径描绘出在每个驱动循环中重复的闭环。在模拟中注意到一个显着的变化，其中粒子运动的周期是驾驶周期的倍数，但这种行为的原因仍然不清楚。出于对堵塞的固体实验中的位移场的介观特征，我们提出并分析了一个简单的相互作用的软点模型-在应力下颗粒重新排列的位置，类似于两级系统与滞后。我们表明，多周期行为可以出现在三个或更多的相互作用的软点之间，但在所有情况下，它需要沮丧的相互作用，照亮这种否则难以捉摸的相互作用类型。我们提出了在实验中寻求这种挫折的签名，并在设计的系统中实现它的方向。
2021-08-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Propagating irreversibility fronts in cyclically-sheared suspensions
本研究以循环剪切非布朗悬浮液模型为对象，观测到可逆-不可逆相之间的弥散传播锋面，证实该类弥散界面在不可压缩相近临界点时普遍存在。
2021-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Period proliferation in periodic states in cyclically sheared jammed solids
无热无序系统可以表现出显着的响应所施加的振荡剪切：在相对较少的剪切周期后，该系统落入一个配置，已经访问了在前一个周期。在这一点之后，系统周期性地重复其动力学，尽管在每个周期中经历许多粒子重排。我们研究的轨道的行为，因为我们接近堵塞点在模拟堵塞粒子受到振荡剪切在固定的压力和零温度。随着压力的降低，我们发现系统发现周期性状态变得越来越普遍，在这种状态下，在返回到先前访问过的状态之前需要多次循环。因此，随着接近干扰点，存在较长周期的扩散。
2017-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasto-frictional reduced model of a cyclically sheared container filled with particles
本研究通过DEM模拟循环剪切下的颗粒介质，构建类Dahl弹摩擦约化模型，揭示其力学响应的控制参数与最优阻尼特性，可在宽工况下可靠描述颗粒层非线性响应。
2025-10-06 cond-mat.soft
Pressure Distribution and Critical Exponent in Statically Jammed and Shear-Driven Frictionless Disks
我们数值研究的全球压力分布，发现在合奏的静态堵塞和准静态剪切系统的双分散，无摩擦，磁盘在固定的包装分数$ϕ$在二维。我们使用这些分布来解决当$ϕ$增加到阻塞点$ϕ_J$，$p\sim |ϕ- ϕ_J|^y$以上时压力如何增加的问题。对于静态堵塞的合奏，我们的结果是一致的指数$y$简单地涉及到粒子间的软核相互作用的幂律。然而，对于剪切系统，$y$的值与先前在流变学模拟中发现的非平凡值一致。
2013-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Unified phase diagram of reversible-irreversible, jamming and yielding transitions in cyclically sheared soft sphere packings
自组织，从可逆到不可逆的行为，相互作用的粒子组件驱动的外部施加的应力或变形的转变是在理解软物质的各种现象的兴趣。他们已经在广泛的系统中进行了研究，如胶体悬浮液，玻璃和颗粒物质。在不同的密度和驱动机制下，这种行为与非晶态固体的屈服、堵塞和记忆形成有关。然而，\emph{etc.}还没有对这些现象如何相互关联进行大量研究。为了获得一个统一的观点的不同制度的行为，和它们之间的过渡，我们调查计算软球组件的非热循环剪切变形的响应在很宽的范围内的密度和振幅的剪切变形。循环剪切变形诱导从可逆到不可逆的行为在两个unjammed和堵塞的软球填料的过渡。远高于各向同性干扰密度（$\bf{ϕ_J}$），该转变对应于屈服。在堵塞点附近，直到更高的密度极限，我们指定为${\bf ϕ_J^{cyc}}$，在局部的\emph{absorbing}相和扩散的{ \emph不可逆}相之间出现未堵塞相。非堵塞相的出现信号的堵塞点的移位到更高的密度作为退火的结果，并打开一个窗口，剪切堵塞成为可能的无摩擦包装。在$\bf{ϕ_J}$以下，观察到两种不同的局部化状态，称为点和环可逆。我们详细地讨论了不同区域以及它们之间的过渡，得到了统一的密度-剪切振幅相图。
2019-07-19 cond-mat.soft
Critical behaviors of jamming in cyclically sheared frictional hard granular particles
与无摩擦硬球填料（如果是二维的，则是硬盘）的堵塞形成鲜明对比的是，摩擦填料的临界堵塞更加难以捉摸，并且仍然处于激烈的争论之中。在这里，我们表明，摩擦硬盘包装自组织的临界堵塞状态附近时，受到准静态稳态循环剪切，显示粒子速度场的无标度波动，其特征在于由功率谱$E(k)\propto k^{-α}$的纵向和横向模式在波矢量空间，与$α\approx2.0\pm0.15$，和近平坦的频谱$E(ω)\propto const.$在角频域。我们的研究结果与S. Henkes等提出了两种不同的长度尺度，分别对应于纵向和横向模式，显示了干扰的临界行为。此外，我们的研究结果是一致的一般均衡的概念框架，但与一个关键的区别，系统自组织的一个关键的干扰状态，通过强耦合的机械结构和动力学。我们的研究结果对于提供理解非局部流变学的微观机制以及建立真实颗粒材料本构关系的指导原则具有重要意义。
2021-10-14 cond-mat.soft
Structural relaxation and delayed yielding in cyclically sheared Cu-Zr metallic glasses
本文利用分子动力学模拟研究了循环剪切下Cu-Zr金属玻璃的结构弛豫与屈服转变，发现低幅值加载使势能对数衰减，临界幅值下玻璃经瞬态退火后通过形成剪切带屈服。
2024-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Frictionless bead packs have macroscopic friction, but no dilatancy
本文通过对无摩擦、近刚性珠粒在准静态极限下的均匀剪切填料的数值模拟来说明这一问题。结果符合稳定的OWS在恒定的剪切速率在小的和静态的方法，其中填料的平衡下不断增长的偏应力的限制。内摩擦角在简单剪切中等于5.76 $\pm$ 0.22度，与刚性极限中的平均压力P无关。它被证明是源于稳定的无摩擦接触网络的能力，形成应力诱导的各向异性织物。没有观察到持久的应变局部化。宏观层面上的耗散是由重复的网络重排引起的，就像无摩擦滑块在凹凸表面上的有效摩擦一样。在缓慢或静态剪切系统中，固体分数保持等于随机紧密堆积值0.64。波动的应力和体积观察到回归的大系统的限制，我们得出结论，相同的摩擦法简单剪切适用于大psystem的限制，如果正常的应力或密度是外部控制。将惯性数定义为I = m/（aP），m为颗粒质量，a为颗粒直径，在准静态极限I为零时，内摩擦系数$μ$ = tan和体积1/都随I的幂次增加，其中所有的力学性能都由接触网络几何形状决定。剪切材料的微观结构的特征在于与一个合适的参数化的织物张量和测量的连接和协调数与接触和近邻。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci 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-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Spatial Structure and Correlations
本文采用数值模拟的方法研究了无热、无摩擦、软核二维球柱在固定体积和固定应变率$\dotγ$下受均匀稳态简单剪切驱动的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出了具有牛顿流变学的非布朗悬浮液中的流动的简单模型。我们研究了剪切系统的空间结构，并计算了速度、粒子密度、粒子序参量和粒子角速度的关联函数。密度、阶数和角速度的相关性在干扰以下和干扰以上都是短程的。我们比较了系统的大小单分散颗粒的大小双分散颗粒的系统，并认为如何在空间秩序的差异，因为包装的增加，导致在全球范围内的序参量的差异。我们认为剪切的效果，最初良好有序的配置，并表明，在许多情况下，剪切行为破坏的顺序，导致相同的稳态合奏时，发现从随机初始配置。
2020-03-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of interparticle friction on the response of 3D cyclically compressed granular material
数值研究了颗粒间摩擦系数对三维球形颗粒循环纯剪切响应的影响。我们专注于颗粒的旋转和平移，并着眼于这些位移的空间分布以及它们的概率分布函数。我们发现，随着摩擦力的增加，剪切带变得更薄，更明显。在低摩擦下，粒子旋转的幅度均匀地分布在系统中，因此大多独立于仿射和非仿射粒子平移。相反，在高摩擦时，旋转强烈地局限于剪切区。这项工作表明了研究颗粒间摩擦对颗粒材料对周期性强迫的响应的影响的重要性，这既可以更好地理解旋转如何与剪切颗粒系统中的平移相关，也可以更好地理解周期性强迫对行星科学和工业中大多数实际应用的相关性。
2021-03-02 cond-mat.soft
Cooperative effects driving the multi-periodic dynamics of cyclically sheared amorphous solids
在无定形材料，如玻璃，胶体，或颗粒状材料的塑性，是由称为“软点”的局部重排介导的。实验和模拟表明，软点是两个状态的实体通过四极位移场相互作用时，他们切换状态。当系统受到循环应变驱动时，软点可以在一个或多个强制循环后返回到其原始状态。在这种情况下，系统具有周期性动力学，并且总是重复相同的微观状态。在这里，我们专注于多周期动力学，即周期性大于驱动器周期性的动力学，并使用图论方法来分析从数值模拟中获得的动力学。在这种方法中，机械稳定的配置，转换纯粹弹性到彼此在一个范围内施加的应变，由顶点表示，和塑性事件导致从一个稳定的配置到另一个，由定向边表示。基于图形拓扑结构和软点位移场的算法揭示了多周期行为是由一些软点在一个以上周期后重复的状态引起的，并提供了关于允许这种动态的机制的信息。为了更好地理解多周期性背后的物理机制，我们使用了一个相互作用的迟滞模型。每个滞后是一个简化的两状态元素表示滞后软点动态。我们确定在这个模型中的多周期性的几种机制，一些涉及多周期性的滞后和合作动力学涉及几个滞后之间的直接相互作用。当存在更多的滞后时，这些合作事件自然更常见，从而解释了为什么多周期性在大驱动幅度下更普遍。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation in sheared granular matter
本文介绍了一个宏观颗粒球堆积结晶的实验。该系统通常被认为是热驱动原子或胶体系统的模型。循环剪切摩擦球堆积，我们观察到一个一级相变从无序到有序状态。有序状态由与无定形体共存的混合FCC和HCP对称性的微晶组成。由均质成核引发的转变克服了64.5%体积分数的障碍。成核主要由小核的溶解和核的生长组成，核的生长已经达到约10个球的临界尺寸。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spatial distribution functions of random packed granular spheres obtained by direct particle imaging
我们测量的两点密度相关性和Voronoi细胞分布的周期性剪切颗粒球获得的荧光技术，并比较它们与无摩擦球的随机堆积。我们发现，径向分布函数$g(r)$捕获的Percus-Yevick方程的初始体积分数$ϕ=0.59$。然而，由于随着$ϕ$向随机紧密堆积增加，第二峰分裂，观察到小但系统的偏差。的Voronoi自由体积的分布偏离假设的$Γ$分布，和取向的顺序度量$Q_6$显示无摩擦球的数值结果相比，混乱。总的来说，这些措施显示出显着的相似性随机堆积的颗粒和无摩擦球，但一些系统的差异。
2010-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Kinetic theory applied to pressure-controlled shear flows of frictionless spheres between rigid, bumpy planes
本研究通过离散元模拟和动力学理论，分析了粗糙平面间无摩擦球体在固定载荷下的剪切流动，首次验证了扩散率和碰撞耗散的本构关系，并提出了预测结晶临界载荷的准则。
2024-07-24 cond-mat.soft
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Particle Rotations and Orientational Ordering
我们使用数值模拟来研究一个双分散的混合物的无热，无摩擦，软芯的二维spherocylinders驱动的均匀稳态简单剪切施加在一个固定的体积和一个固定的有限应变率$\dotγ$。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出了具有牛顿流变学的非布朗悬浮液中的流动的简单模型。考虑到一系列的包装分数$ϕ$和颗粒非球面度$α$在小$\dotγ$，我们研究了角旋转$\dotθ_i$和剪切流诱导的颗粒的取向有序$\mathbf{S}_2$，发现一个非单调的行为作为包装$ϕ$是不同的。我们解释这种非单调的行为作为一个交叉从一个小的$ϕ$区域发生单粒子的行为，到一个大的$ϕ$区域的几何形状的密集包装占主导地位，减少自由体积抑制运动，和一个随机的泊松过程的粒子旋转的结果。我们还认为，有限的剪切有序$\mathbf{S}_2$是作为一个有序场的结果，而不是粒子之间的长程合作行为的结果。我们得出这些结论的考虑（i）的分布的等待时间的粒子旋转的$π$，（ii）的行为下的纯，简单的，剪切，（iii）松弛的序参量$\mathbf{S}_2$扰动远离稳态时，（iv）通过构建一个数值平均场模型的粒子的旋转运动。我们的结果也有助于解释观察到的奇异行为时，采取的$α\to 0$极限接近圆盘。
2020-03-09 cond-mat.soft
Localization and instability in sheared granular materials: Role of friction and vibration
剪切带和粘滑不稳定性在剪切颗粒材料中已被长期观察到。然而，它们的微观基础，相互依存关系和不同的负载条件下的可变性还没有得到充分的探讨。在这里，我们使用一个非平衡态热力学模型，剪切转换区理论，研究动态的应变局部化及其连接剪切，干燥，粒状材料的滑动稳定性。我们考虑摩擦和无摩擦颗粒以及声振动的存在和不存在。我们的研究结果表明，在低和中等应变率，持久的剪切带的发展只有在没有振动。在这些速率下，振动倾向于破坏颗粒网络并使滑移去局部化。粘滑现象只发生在摩擦颗粒上，且仅限于剪切带内。在高应变率下，粘滑消失，不同的系统表现出相似的应力-滑移响应。改变振动强度、持续时间或应用时间会改变系统响应，并可能导致长期的流变变化。我们分析这些观察结果之间的可能的过渡率加强和速率减弱的反应之间的竞争促进剪切诱导的膨胀和振动诱导的压实。我们讨论了我们的结果的影响，在断层泥填充带的动态触发，平静和强度演化。
2017-01-14 cond-mat.soft physics.geo-ph
Plane shear flows of frictionless spheres: Kinetic theory and 3D soft-sphere discrete element method simulations
我们使用现有的三维离散元模拟简单的剪切流的球体，以评估接触，使动力学理论正确预测的压力和剪切应力的径向分布函数，不同的值的碰撞恢复恢复系数。然后，我们进行3D离散元模拟的平面流动的无摩擦，非弹性的球体，剪切壁之间的凹凸不平的粘合颗粒在一个规则的阵列，在固定的平均体积分数和壁之间的距离。数值模拟的结果被用来推导适当的边界条件的情况下，大，小颠簸。然后，利用这些边界条件对扩展动力学理论的微分方程进行数值积分，其中在耗散率的表达式中考虑了体积分数大于0.49时分子混沌假设的打破。我们表明，扩展动力学理论是非常好的协议与数值模拟，即使恢复系数低至0.50。当颠簸增加时，我们观察到一些流动的颗粒被卡在壁球之间的间隙中。因此，壁比预期的耗散性更强，并且流动类似于简单的剪切流，即，体积分数和颗粒温度相当恒定的流动。
2014-06-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mapping the limits of equilibrium in sheared granular liquid crystals
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Lund University（隆德大学）
研究通过长时间剪切揭示了颗粒流中准平衡与非平衡状态的转变，指出摩擦引入后平衡理论失效，并通过有效Ericksen数量化非平衡驱动与立体有序的对比。
2026-03-26 cond-mat.soft physics.class-ph
Granular Segregation Mechanisms by Cyclic Shear
我们提出了一个三维循环剪切双分散颗粒介质中的示踪剂颗粒的偏析机制的X射线层析成像研究。大的示踪剂被对流拖曳上升到顶部表面，然后由于向下的对流横截面小而被困在那里，这导致分离。此外，我们还发现，由于大示踪剂周围的微扰效应引起的局部结构上下不对称性将导致示踪剂相对于其较小的邻居具有净向上位移，这是分离的另一种机制。
2020-09-17 cond-mat.soft
Jamming is a first-order transition with quenched disorder in amorphous materials sheared by cyclic quasistatic deformations
本研究针对阻塞相变的属性争议，通过对循环准静态剪切的二维、三维非晶体系开展标度分析，证明阻塞是伴随淬火无序的一级相变，为其研究提供了新的理论框架。
2024-10-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrest stress of uniformly sheared wet granular matter
我们进行了广泛的独立的数值实验，考虑无摩擦磁盘没有内部自由度（旋转等）。在二维空间里。我们在这里报告，对于一个大范围的包装分数低于随机紧密包装，所有组件的湿颗粒材料的应力张量在零剪切速率的限制保持有限。这是流体到固体停滞转变的直接证据。剪切应力的偏移值表征了停滞状态的塑性形变{其对应于系统的{ \em动态屈服应力}}。{基于分析论证，我们提出每个颗粒的平均毛细管桥数$ν$遵循对填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非平凡依赖性。最值得注意的是，我们表明，$ν$是一个通用的和通用的量，它不依赖于驱动协议。使用这个通用的量，我们计算的制动应力，$σ_a$，分析的基础上的平衡的能量注入率，由于外力驱动的流动和耗散率占毛细管桥的破裂。$σ_a$的所得预测是填充分数$ϕ$和毛细管能量$\vareps$的非线性函数。这个公式提供了一个很好的，无参数的数值数据预测。修正小和大包装分数的理论连接到剪切带的出现和排斥颗粒相互作用的应力的贡献，分别。
2015-06-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear-Driven Flow of Athermal, Frictionless, Spherocylinder Suspensions in Two Dimensions: Stress, Jamming, and Contacts
本文用数值模拟的方法研究了在均匀稳态剪切作用下，无热、无摩擦、软核二维球柱的双分散混合物的流动。能量耗散是通过相对于均匀剪切的主体流体的粘性阻力，给出具有牛顿流变学的非布朗悬浮液的模型。我们研究压力$p$和偏剪切应力$σ$作为填充分数$ϕ$，应变率$\dotγ$，和参数$α$，测量颗粒的非球面性的函数。我们考虑的各向异性的应力张量，宏观摩擦$μ=σ/p$，和发散的传输系数$η_p=p/\dotγ$的$ϕ$增加到堵塞$ϕ_J$。从Herschel-Bulkley流变学分析以上干扰，我们估计$ϕ_J$作为$α$的函数，并表明，随着$α$的变化，$ϕ_J$与$α$的变化是流变学差异的主要原因。然而，详细的缩放分析的发散$η_p$为我们最细长的粒子表明，塞过渡spherocylinders可能是在一个不同的普适性类比圆盘。我们计算了系统中每个粒子$Z$的接触数，并表明在干扰时$Z_J$是$α$的非单调函数，它总是小于均衡值。我们测量的概率分布的接触每单位表面长度$\mathcal{P}(\vartheta)$在极角$\vartheta$相对于spherocylinder脊柱，并发现，$α\to 0$这种分布似乎发散在$\vartheta=π/2$，给一个有限的极限概率接触上消失的小平面两侧spherocylinder。最后，我们考虑的平均接触力的变化作为在颗粒表面上的位置的函数。
2019-10-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Jet-induced jammed states of granular jet impacts
数值研究了颗粒射流对二维有摩擦颗粒和无摩擦颗粒的冲击。在冲击过程中出现了一个带有死区的稠密流。从我们的二维模拟，我们评估的状态方程和本构方程的流动。在无摩擦情况下，压力和切应力的渐近发散与堵塞转变附近的情况相似，但其指数小于剪切颗粒系统的指数，且接近于动力学理论的外推结果.与摩擦颗粒的堵塞类似，临界密度随着颗粒摩擦常数的增加而减小。对于双分散体系，定义为剪切应力与法向应力之比的有效摩擦常数随着应变率的增加从接近零开始单调增加。另一方面，对于单分散体系，由于结晶态和液态的共存，有效摩擦常数具有两个亚稳分支。
2013-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Experimental evidence of detailed balance in granular systems
细致平衡原理（DB）指出，在具有许多微观状态的系统中，$μ$的每个动力学跃迁平均而言与相反的跃迁$μ_i\leftrightharpoonsμ_j$平衡。自从玻尔兹曼提出这个原理以来，这个原理就被爱因斯坦、爱丁顿、克拉默斯、泡利、埃塞尔菲斯特、狄拉克、昂萨格和其他许多人用来推导出重要的结果，这些结果支撑了我们的大部分科学理解。目前的观点是DB仅在平衡系统中满足，而非平衡定态只能通过循环来平衡，例如$A\to B\to C\to A$。我们在这里的实验表明，DB可以存在，并普遍和鲁棒性满足在一个家庭的准静态循环剪切颗粒系统。我们进一步研究的方法DB作为系统大小和时间的函数。鉴于这一原则对平衡系统的重大影响，我们相信这一发现为非平衡系统动力学的更好模型铺平了道路。
2022-12-27 cond-mat.soft
Shear zones in granular mixtures of hard and soft particles with high and low friction
针对硬软摩擦特性不同的颗粒混合物剪切区更宽的实验现象，通过离散元模拟揭示颗粒间摩擦和弹性模量对剪切带特性的共同调控作用及摩擦对应力响应的强影响，深化了剪切带形成的微力学认识。
2023-11-06 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
Geometrical families of mechanically stable granular packings
我们列举和分类几乎所有可能的机械稳定（MS）包装的bidipserse混合物的无摩擦磁盘在小剪切系统。我们发现，MS包装形成连续的几何家庭，其中每个家庭是由其特定的网络的颗粒接触。我们还监测MS包装沿几何家庭的动态应用准静态简单的剪切应变在零压力。对于少量的粒子（N < 16），我们发现动力学是确定性的和高度收缩的。也就是说，如果系统在给定的剪切应变下以MS填充初始化，则它将在随后的剪切应变下快速锁定到周期性轨道中，并且因此仅对处于稳定状态的可能MS填充的非常小的部分进行采样。在N>16的研究中，我们观察到周期的增加和由位形空间中的分叉引起的轨迹的随机分裂。我们认为，在大系统中的分裂和收缩率的比例将决定的MS-包装几何家庭的分布在稳态访问。这项工作是我们长期研究计划的一部分，开发一个主方程形式主义来描述宏观缓慢驱动的颗粒系统的小子系统的集合。
2009-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
