Unsaturated wet granular flows over a rough incline: frictional and cohesive rheology
在自然界或工业中遇到的多相流表现出非平凡的流变特性，由于模型材料和适当的流变仪，可以更好地理解。在这里，我们使用模型不饱和颗粒材料：组件的摩擦球形颗粒结合了少量的润湿液体，在一个粗糙的斜面。我们的结果表明，稳定的均匀流动的参数范围很广（倾角和质量流率）。基于莫尔-库仑屈服准则的理论模型扩展到惯性流：$τ$ = $τ$ c + $μ$（I）P，其中$τ$ c和$μ$（I）分别是内聚应力和内摩擦系数，只有当人们认为干样品和湿样品具有通常由所描述的直接不同的内摩擦时，才能给出与实验测量定量一致的预测，称为$μ$（I）-流变学。结合颗粒的液桥不仅诱导凝聚力，而且改变湿组件的内摩擦。
2021-06-23 cond-mat.soft physics.class-ph
Oscillatory shear flows of dense suspensions at imposed pressure: Rheology and micro-structure
振荡剪切已被广泛用于研究非稳态剪切下悬浮液的流变特性。此外，最近的工作表明，振荡流可以改善稠密悬浮液的流动性。虽然大多数研究都是在恒定体积下进行的，但我们在这里研究了二维悬浮液的振荡剪切流，使用正常的压力控制装置。为了描述流变学，我们引入了一个复数宏观摩擦系数$μ^{*}$，遵循复数粘度$η^{*}$的惯例，和一个剪切速率平均粘性数$J'$。通过系统地改变应变大小$γ_0$和$J'$，使用数值模拟的流变学和微观结构的稠密悬浮液进行了研究。我们研究了由摩擦（$μ_p=0.4$）或无摩擦（$μ_p=0$）颗粒组成的悬浮液，发现随着$γ_0$的减小，复杂的宏观摩擦和接触次数（包括总接触和滑动接触）的临界值（如$J' \to 0$）减小。对于由摩擦颗粒组成的悬浮液，我们还发现临界（即~剪切堵塞）填充分数$ϕ_c$随着$γ_0$的减小而增加。在这两种情况下，摩擦和无摩擦，我们发现，接近剪切堵塞的流变响应从一个粘性的弹性响应$γ_0$降低到低于$\sim0.33$。
2021-06-14 cond-mat.soft
Rheology and microstructure of unsaturated granular materials: Experiments and simulations
当处理非饱和湿颗粒材料时，一个基本问题是：毛管凝聚力对整体流动和屈服行为的影响是什么？我们inwestigate致密流动流变学的非饱和颗粒材料通过实验和离散元模拟均匀，简单的环形剪切流的摩擦，粘性，球形颗粒。
2018-02-27 cond-mat.soft
Topological insights into dense frictional suspension rheology: Third order loops drive discontinuous shear thickening
本文通过二维模拟研究稠密悬浮液剪切增稠，发现摩擦接触网络中的三阶环边数与黏度强相关，且该关系不受堆积分数、应力和颗粒间摩擦影响，揭示了介观网络拓扑对宏观流变的根本调控作用。
2025-01-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear flow of frictional spheroids: Comparison between elongated and flattened particles
Computational Chemistry, Lund University（隆德大学计算化学）
本研究通过数值模拟探讨了非球形颗粒几何形状对稠密颗粒剪切流流变特性的影响，发现扁平和 elongated 颗粒在耗散机制、速度波动及组构各向异性上存在显著差异，为工业和地球物理应用提供了新见解。
2025-11-03 cond-mat.soft
Scaling laws for frictional granular materials confined by constant pressure under oscillatory shear
本文采用数值方法研究了二维定常压力下摩擦颗粒系统在振荡剪切作用下的流变特性。发现了储能和损耗模量与缩放应变幅的几个标度律，大应变幅下塑性区的标度律可以通过接触力的角分布来理解。通过考虑物理机制，估计了标度指数。
2020-04-16 cond-mat.soft
Microscopic origin of frictional rheology in dense suspensions: correlations in force space
我们开发了一个统计框架的流变性的密集，非布朗悬浮液，在一个空间中的相关性代表的力量，这是双重的位置空间的基础上。从二维悬浮液的模拟得到的稳态组态的系综工作，我们发现在力空间的对关联函数的各向异性的变化与限制剪切应力（$σ_{xy}$）和包装分数（$ϕ$）。利用这些微观相关性，我们建立了宏观摩擦系数的统计理论：应力张量的各向异性，$μ= σ_{xy}/P$。我们发现，$μ$减少（i）$ϕ$增加和（ii）随着$σ_{xy}$增加。使用一个新的本构关系之间的$μ$和粘度的稠密悬浮液，概括率独立的，我们表明，我们的理论预测的不连续剪切增稠（DST）的流动图，是在良好的协议与数值模拟，和定性特征的$μ$，导致通用的流动图的DST流体在实验中观察到。
2018-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Recent Modeling Advances in Dense Suspension Rheology
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究稠密悬浮流变学的多尺度建模方法，结合干颗粒材料力学与流体动力学，揭示微观约束对宏观流变的影响。
2026-06-05 cond-mat.soft
Rheology of dense granular suspensions under extensional flow
我们研究了颗粒悬浮体在各种拉伸变形和简单剪切下的数值模拟。的粘度和Trouton的比率（拉伸剪切粘度的比率）的固体体积分数$ϕ$接近零惯性的极限的函数计算。无摩擦颗粒的悬浮液遵循牛顿Trouton的比例$ϕ$一直到$ϕ_0$，一个通用的卡点，是独立的变形类型。与此相反，摩擦颗粒导致的变形类型相关的堵塞分数$ϕ_m$，这是最大的剪切流。因此，特劳顿的比率从牛顿开始，但发散为$ϕ\toϕ_m$。我们解释了这种差异，在悬浮液中的摩擦颗粒考虑在堵塞的颗粒排列。虽然无摩擦颗粒悬浮液在堵塞时具有几乎各向同性的微结构，但摩擦允许更多的各向异性接触链，这允许在较低的$ϕ$下堵塞，但引入了协议依赖性。最后，我们提供的证据表明，粘性数流变学可以从剪切延伸变形，特别是成功的崩溃无摩擦颗粒。拉伸变形是悬浮液流变学中的一个重要类别，与浆料加工、造粒和高性能材料有关。
2018-04-22 cond-mat.soft
Friction-dependent rheology of dry granular systems
理解颗粒集合体的流变性对于自然和工程系统是重要的，但是颗粒间摩擦（或微观摩擦）和宏观摩擦之间的关系仍然没有得到很好的理解。在这项研究中，使用离散元法（DEM）与球形颗粒和现实的接触法律，我们调查了颗粒系统的力学与广泛的颗粒间的摩擦系数，旨在建立一个依赖于摩擦的流变干颗粒流。相应的结果表明，颗粒间摩擦力的增加使有效摩擦系数$μ_{\textrm{eff}}$显著增大，同时使系统的固相率减小，并使划分准静态区和中间流区的过渡惯性数增大.我们进一步提出了一个新的无量纲数$\mathcal{M}$，作为惯性效应和摩擦效应之间的比值，它类似于颗粒柱坍塌中的有效长宽比，并将颗粒间摩擦的影响与惯性数统一起来。然后，我们建立了$\mathcal{M}$和无量纲颗粒温度，$Θ$之间的关系，以进一步普及颗粒间摩擦的影响。这一研究将拓宽$μ(I)$流变学在自然和工程体系中的应用，并有助于建立更通用的复杂颗粒体系本构模型。
2022-05-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Unraveling the Role of Frictional Contacts and Particle Orientational Order During Shear-thickening in Suspensions of Colloidal Rods
现在有令人信服的证据表明，颗粒间的摩擦接触是必不可少的观察剪切稠化的浓缩悬浮液的紧凑的颗粒。虽然这激发了许多策略来定制这些系统中的流变学，但在更一般的情况下，即各向异性颗粒的悬浮液，剪切增稠的机制仍然不清楚。在这里，通过同时测量的体积粘度和第一法向应力差，我们表明，强剪切增稠的悬浮液中的胶体棒是伴随着大的正向应力，表明形成一个系统跨越摩擦接触网络。我们还发现，在剪切增稠制度的流动是不稳定的，并表现出相当丰富的时间依赖性。通过进行单粒子分辨共聚焦流变学测量，我们提供了令人信服的证据表明，这种流变学的混乱产生于强耦合之间的强加的流量和颗粒取向顺序。基于这些观察结果，我们设计了具有温度可调摩擦学特性的胶体棒，并证明了实现悬浮液流变学原位控制的可行性。这些研究结果表明，取向秩序和摩擦相互作用之间的相互作用起着至关重要的作用，在稠密的悬浮液的胶体棒的剪切增稠。
2019-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A non-local rheology for granular flows across yield conditions
在定压和恒切应力控制的剪切单元中，数值研究了夹在两个颗粒剪切流之间的稠密颗粒流的流变特性。我们表明，甚至远低于屈服应力，其流动可以用相同的流变学描述的屈服应力以上的液体状态可以实现。一个非局部的本构关系是从量纲分析，通过梯度扩展和校准使用均匀应力下观察到的速度分布的空间松弛。对于摩擦和无摩擦的颗粒，松弛长度被发现发散的距离屈服点的平方根的倒数，在该点的两侧。
2013-11-07 cond-mat.soft
Rheology of three dimensional granular chute flows at large inertial numbers
针对颗粒材料时变流变研究不足的问题，通过三维DEM模拟大惯性数下颗粒槽流，发现更高倾角下可形成稳定流动，提出流变描述需结合修正摩擦定律与法向应力差定律以考虑应力各向异性。
2024-05-15 cond-mat.soft
A constitutive model for simple shear of dense frictional suspensions
离散颗粒模拟被用来研究在粘性液体中的致密的，稳定的，摩擦的颗粒悬浮液的剪切流变学，在任意应力下的稳态剪切流的本构模型的发展。当固体体积分数$ϕ$增加到临界体积分数以上时，这些悬浮液经历越来越强的连续剪切增稠（CST），并且对于$ϕ$的范围观察到不连续剪切增稠（DST）。当在受控应力下研究时，DST行为与作为剪切速率的函数的稳态应力的非单调流动曲线相关联。最近的研究已经将剪切增稠与随着应力的增加从主要润滑接触到主要摩擦接触之间的过渡联系起来。在这项研究中，在广泛的无量纲参数$(ϕ,\tildeσ$和$μ)$，与$\tildeσ = σ/σ_0$的无量纲剪切应力和$μ$的颗粒间摩擦系数的行为进行了模拟：尺寸应力是$σ$，和$σ_0 \propto F_0/ a^2$，其中$F_0$是在接触的排斥力的大小和$a$是颗粒半径。这些数据已被用来填充Wyart和Cates [Phys. Rev. Lett. { \bf 112}，098302（2014）]，其基于对于低应力润滑状态在体积分数$ϕ_{\rm J}^0 = ϕ_{\rm rcp}$（随机紧密堆积）处和对于摩擦状态中的任何非零$μ$在$ϕ_{\rm J} (μ) < ϕ_{\rm J}^0$处的两个粘度偏差或\textquotedblleft干扰\textquotedblright \点的概念;概括提供了法向应力响应以及剪切应力。根…
2017-08-18 cond-mat.soft
Rheology of Polydisperse non-Spherical Graphite Particles Suspended in Mineral Oil
我们研究了填料浓度和微观物理对悬浮在牛顿矿物油中的多分散片状石墨颗粒的流变性的作用。在稳定剪切下，我们的样品表现出剪切变稀和屈服行为观察到的体积分数$ϕ> 0.18$。时间-温度的叠加，观察到使用阿耳忒弥斯型水平位移因子，给出的流动活化能，这是依赖于石墨的体积分数，这表明浓度依赖性的贡献，在悬浮液中的弛豫过程。的流动曲线拟合的约束为基础的模型，表明流动行为是由摩擦和粘合剂接触，与模型表明，粘合剂的应力是温度依赖性的控制。
2022-10-26 cond-mat.soft
Criticality in vibrated frictional flows at finite strain rate
我们的证据是弱振动的颗粒流的应变率的临界波动。引人注目的是，临界点出现在平均应变率和振动强度的{ \em finite}值处，远离零流速下的屈服临界点。我们发现，全球流变学，以及波动的幅度和相关时间，是一致的平均场，朗道的描述，应变率和应力作为共轭变量。我们介绍了一个通用的模型，捕捉观察到的现象，并认为这种类型的临界行为一般出现时，自流化与摩擦竞争。
2016-03-15 cond-mat.soft
Tangential Forces Govern the Viscous-Inertial Transition in Dense Frictional Suspensions
本文通过粒子分辨模拟研究稠密摩擦悬浮液的黏性-惯性转变，发现转变在斯托克斯数为10时发生且与堆积分数无关，并揭示切向接触力与润滑力共同导致剪切应力转变慢于颗粒压力。
2025-05-07 cond-mat.soft
Bridging the rheology of granular flows in three regimes
我们通过分子动力学模拟研究了软的、摩擦的、无粘性的球的均匀的、简单的剪切流动的颗粒材料的流变学。与以前的无摩擦颗粒的结果相一致，我们观察到三个流动制度存在于不同的领域的颗粒体积分数和剪切速率，所有的应力数据崩溃后缩放的权力的距离堵塞点。虽然这个堵塞点是颗粒间摩擦系数的函数，但发现在此点压力与应变率之间的关系与摩擦无关。我们还提出了一个流变学模型，混合在每个政权的渐近关系，以获得这些流量的一般描述。最后，我们表明，偏离惯性数标度是一个直接的结果，颗粒的柔软性，与无量纲剪切速率特征的过渡。
2012-01-27 cond-mat.soft
Entangled-to-packed crossover in nonlinear extensional rheology of entangled polymers
Tsinghua University（清华大学）
研究揭示了纠缠聚合物在非线性延伸流变学中应变诱导的纠缠到紧密排列的交叉现象，通过模拟展示了链伸长饱和后通过对流流动和链对齐释放纠缠的过程，并提出了基于链内构象和链间摩擦的应力计算方法。
2026-11-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Extended $μ(J)$-rheology for dense suspensions at oscillatory shear flows
最近的研究强调，振荡和时间相关的剪切流可能有助于增加稠密悬浮液的流动性。虽然大多数的焦点一直在横流，我们在这里研究一个简单的二维悬浮液中，我们同时施加振荡和固定剪切沿同一方向。我们首先表明，在这种设置中的粘度显着降低的振荡幅度的增加，与以前的索赔。这种减少可以归因于随着振荡幅度的增加，接触数量的大幅减少和微观结构的改变。作为一个子结果，我们发现两个扩展的$μ(J)$ -流变学，剪切应力和剪切速率之间的本构关系，有效的纯振荡流和具有较高的剪切堵塞的包装分数的悬浮液组成的摩擦颗粒相比，稳定的剪切条件。
2020-04-14 cond-mat.soft
Shear thickening, frictionless and frictional rheologies in non-Brownian suspensions
悬浮在牛顿流体中的颗粒提高了粘度，并且通常还引起剪切速率依赖性流变学。特别是，在大固体体积分数下可能会观察到明显的剪切稠化。在最近的一篇文章（R。濑户河J.F.马里Morris和M. M.丹尼，物理学评论快报，111：218301，2013），我们已经考虑了再现实验观察到的剪切增稠行为（包括不连续剪切增稠（DST））的最小组分组。我们已经发现摩擦接触力是必不可少的，并且能够通过包括这种物理成分以及粘性润滑的模拟来再现实验行为。在这篇文章中，我们深入研究了摩擦的影响，并表示在框架中的干扰过渡。堵塞转变时的粘度发散是悬浮液流变学中的一个众所周知的现象，反映在粘度的许多经验定律中。摩擦可以影响这种发散，并且特别地，如果颗粒是摩擦的，则堵塞填充分数减少。在这里提出的物理描述中，剪切增稠是这种效应的直接结果：随着剪切速率的增加，摩擦随着更多接触的形成而越来越多地被并入，导致从大部分无摩擦流变学转变为大部分摩擦流变学。这一结果是重要的，因为它转移的重点从润滑流体力学和详细的微观相互作用的几何形状和空间约束接近堵塞过渡。
2014-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Critical scaling near jamming transition for frictional granular particles
对剪切摩擦颗粒材料在堵塞转变附近的临界流变进行了数值研究。它被证实存在一个真正的临界密度的屈服应力的开始，和两个虚拟的临界密度的流变特性的标度律的特征。我们发现存在一个滞后回线之间的两个临界密度为每个摩擦系数。值得注意的是，无摩擦堵塞过渡的临界标度律似乎仍然有效，即使摩擦堵塞，尽管使用虚拟的临界密度值。
2011-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Rheology of Granular Mixtures with Varying Size, Density, Particle Friction and Flow Geometry
本文通过离散元模拟研究多分散颗粒混合物的流变行为，提出基于体积平均的标度方法，并引入融合μ(I)流变学与动理论的幂律模型，将局部与非局部流变数据统一到单一主曲线上。
2023-08-11 cond-mat.soft
Active dry granular flows: rheology and rigidity transitions
采用离散元法（DEM）数值模拟研究了由硬颗粒组成的自推进摩擦密相颗粒流的本构关系。我们表明，流变学，其中涉及的动态摩擦$μ$和体积分数$ϕ$的惯性数$I$，取决于一个无量纲数$\mathcal{A}$，其中比较的主动力的围压。两个液体/固体的转变-在麦克斯韦刚性的意义上-观察。一旦启动活性，填料就变成一种“活性固体”，其平均颗粒接触数大于等静压值。$μ$和$ϕ$的准静态值随着$\mathcal{A}$的增加而减小。在活性$\mathcal{A}_t$的一个有限值，对应于均衡条件，第二个“主动刚性过渡”被观察到超过该准静态值的摩擦消失和流变学成为牛顿。对于$\mathcal{A}>\mathcal{A}_t$，我们提供了一个高度间歇性的动态的这种“活跃的流体”的证据。
2016-11-14 cond-mat.soft
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
The effect of grain shape and material on the nonlocal rheology of dense granular flows
非局部流变学允许从蠕动到中间流态的颗粒流的建模，使用少量的参数。在本文中，我们报告的实验测试颗粒特性如何影响模型参数，使用三种不同形状的颗粒（圆形，椭圆形和五边形）和三种不同的材料，包括一个允许通过光弹性测量应力。我们的实验是在一个准二维的环形剪切单元上进行的，该单元具有旋转的内壁和固定的外壁。每种类型的颗粒被发现表现出流动，这是很好的配合非局部流变学，与每个颗粒具有独特的三元组的本地，非本地，和摩擦参数。虽然局部参数b总是近似为1，但非局部参数A敏感地依赖于颗粒形状和材料。对于相同材料但不同形状的颗粒，发生库仑破坏的临界应力比μ s不同，表明几何摩擦可以超过材料摩擦。
2021-08-25 cond-mat.soft
Non-Amontons behavior of friction in single contacts
我们报告的摩擦性能的玻璃状聚合物透镜和平面二氧化硅基板覆盖的无序或自组装的烷基硅烷单层之间的单一接触。我们发现，与通常的看法相反，摩擦应力和法向应力之间的Amontons比例并不成立。此外，我们观察到的滑动应力的速度依赖性是强烈敏感的硅烷层的结构。无序和自组装单分子膜上观察到的摩擦流变学分析表明，耗散是由玻璃状界面层的可塑性在前一种情况下，并通过钉扎在基板上的聚合物链在后一个控制。
2005-10-10 cond-mat.soft
Frictional Active Brownian Particles
在高剪切速率下，摩擦力影响硬球胶体的流变性。在这里，我们证明，通过数值模拟，它们也影响了动态的活性布朗粒子，和他们的运动诱导相分离。摩擦力增加了稀相中粒子的角扩散率，并防止碰撞粒子通过一个滑向另一个来解决它们的碰撞。这导致在体积分数运动平面中运动诱导的相图的定性变化。无摩擦系统只有在体积分数超过某一阈值时才随着运动性的增加而变得不稳定，而摩擦系统无论体积分数如何都变得不稳定。这些结果表明，通过调节颗粒的粗糙度来控制运动诱导相图的可能性。
2020-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fresh Cement as a Frictional Non-Brownian Suspension
本研究通过稳态与小振幅振荡剪切实验，证明新拌水泥浆体表现为摩擦性非布朗悬浮液，并用双阻塞浓度模型为配方优化提供微观物理框架。
2024-01-17 cond-mat.soft
The rheology of concentrated suspensions of arbitrarily-shaped particles
我们提出了一个改进的有效介质理论，以获得在任意体积分数的颗粒悬浮液的粘度的浓度依赖性。原则上，我们的方法可以应用于任何颗粒形状，只要在稀释极限下的特性粘度是已知的，并且颗粒不会太长。该程序允许构建一个连续介质模型，其中粒子之间的相关性通过有效体积分数引入。我们已经使用球体、椭圆体、圆柱体、哑铃和其他复杂形状测试了该过程。在硬球形颗粒的情况下，我们的表达式大大改善了以前的模型，如广泛使用的Krieger-Doughnut关系。最终获得的表达式的粘度尺度与有效体积分数，并显示出显着的协议与实验和数值模拟在各种各样的情况。
2010-05-31 cond-mat.soft
Nonlocal Granular Rheology: Role of Pressure and Anisotropy
通过施加主流并将叶片状探针浸入缓慢流动的颗粒介质中，探讨了颗粒介质的二次流变学。次级流变学则是施加的扭矩T和我们的探针的旋转速率ω之间的关系。在没有任何主流的情况下，探针经历明显的屈服应力，而对于任何有限流量，屈服应力消失，并且二次流变学呈现ω和T之间的双指数关系的形式。这种二次流变学不仅依赖于T的大小，而且是各向异性的-我们通过改变探针和主流的相对方向来表明这一点。通过研究表征二次流变学的三个特征扭矩的深度依赖性，我们表明，对于逆流，主要贡献是摩擦样-即，对于给定的ω，T和压力成正比，而对于co流，情况更为复杂。因此，我们的实验揭示了各向异性的颗粒介质的流变学的关键作用。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of particle roughness on the rheology and structure of capillary suspensions
我们表明，颗粒粗糙度导致的数量，形状和毛细管悬浮液中的液体桥所产生的毛细管力的变化。我们通过静电吸附二氧化硅微粒上的尺寸在40 nm和250 nm之间的二氧化硅纳米颗粒来产生具有不同粗糙度的荧光标记的树莓状颗粒。粗糙的颗粒需要更多的液体来填充表面粗糙，然后才能形成摆动的桥，从而导致更小和更弱的桥。在调节有效桥体积的系统中，较高的颗粒粗糙度导致较少聚集的网络，与光滑颗粒网络相比，其对于匹配的储能模量显示出较高的屈服应变。这一发现表明，颗粒-颗粒摩擦接触也影响毛细悬浮液的强度。使用渐近非线性振荡流变学，我们证实了剪切应力响应中的第三谐波的非立方幂律缩放，这两个赫兹接触和毛细管桥连接的颗粒之间的摩擦的结果。我们表明，排斥赫兹接触参数$A$是敏感的液体桥强度和粗糙度出现转移的相对缩放的幂律指数从粘合剂控制的摩擦负载控制的摩擦。
2022-05-11 cond-mat.soft
Axisymmetric column collapses of bi-frictional granular mixtures
本文使用离散元方法研究双摩擦颗粒混合物的柱体坍塌，提出新的有效初始纵横比以统一描述滑移距离，并分析运动学偏离幂律缩放的原因及初始固相分数的影响。
2022-12-29 cond-mat.soft
Effects of particle stiffness on the extensional rheology of model rod-like nanoparticle suspensions
采用小振幅振荡剪切、稳态剪切和毛细管破裂拉伸流变仪研究了两种棒状颗粒悬浮液的线性和非线性流变行为。杆状悬浮液由fd病毒及其突变体fdY21 M组成，其是完全单分散的，具有900 nm量级的长度。粒子是半柔性的，但它们的持久长度不同。实验研究了刚度对剪切流和拉伸流流变行为的影响。线性粘弹性剪切数据进行了详细的比较与蠕虫状链的理论预测。的拉伸性能进行比较，巴彻勒的理论，广义的剪切稀化性质的悬浮液。理论预测与实测的复合模量在低浓度以及非线性剪切和拉伸粘度在高流速。在这项工作中的结果提供了指导方针，以提高拉伸粘度的基础上，在没有强法向力，这是高分子量聚合物的特性的纯摩擦效应。
2018-11-30 cond-mat.soft
Stress-activated Constraints in Dense Suspension Rheology
当固体分数变大时，将小颗粒分散在液体中可以产生令人惊讶的行为：快速剪切使这些系统失去平衡，并可能导致粘度急剧增加（剪切增稠）甚至固化（剪切堵塞）。当颗粒被迫摩擦接触时，这些现象在特征起始应力以上发生。在这里，我们通过模拟表明，这可以理解的框架内，抽象的细节作用在粒子-粒子接触到一般的应力激活相对粒子运动的约束力。我们发现，专注于两个约束，影响滑动和滚动接触，可以再现实验观察到的剪切增稠行为定量，尽管广泛不同的颗粒特性，表面化学，和悬浮液。在此框架内，滑动和滚动摩擦系数等参数可分别被视为不同物理或化学来源的一个或多个力的代表，而参数大小则表示相关约束的相对重要性。通过这种方式，建立了一个新的链接，将宏观尺度流变测量中可观察到的特征与微观或纳米尺度特性产生的约束类别联系起来。
2021-08-22 cond-mat.soft
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
Brownian dynamics of elongated particles in a quasi-2D isotropic liquid
实验证明，不可压缩准二维各向同性流体中的长程流体动力相互作用导致作用在细长颗粒上的各向异性粘性阻力。阻力的各向异性随着颗粒长度与由Saffman-Delbrück长度给出的流体动力学尺度的比率的增加而增加。在有效颗粒长度的三个数量级上收集的平移和旋转阻力的微观流变学数据证明了当前理论方法对受限几何中流体力学的有效性。结果还表明，由特征长度尺度确定的流体动力学制度之间的交叉。
2017-09-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tunable shear thickening in active frictional non-Brownian suspensions
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过活性颗粒自推进调控悬浮液剪切增稠行为，揭示了活性对流变学的增强作用及无量纲应力参数的调节作用。
2026-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A rheological signature of frictional interactions in shear thickening suspensions
胶体剪切增稠提出了一个重大的挑战，因为宏观流变学变得越来越受剪切增稠机制中短程颗粒相互作用的微观细节的控制。我们在这里的第一个正常的应力差在很宽的范围内的颗粒体积分数的测量阐明流体动力润滑和摩擦接触力，这是有争议的相对贡献。在中等体积分数下，我们发现$N_1<0$，与流体动力学模型一致，然而在较高体积分数和剪切应力下，这些模型破裂，我们反而观察到扩张（$N_1>0$），表明摩擦接触网络。值得注意的是，在粘度中没有这种转变的特征，相反，在剪切增稠保持连续的同时发生$N_1$符号的这种变化。这些结果表明，剪切增稠的情况下，主要是由摩擦接触的形成，流体动力在较低的浓度起着支持作用。受此启发，我们引入了一个简单的模型，它结合了这些摩擦和流体动力学的贡献，并准确地拟合了在很宽的范围内的颗粒体积分数和剪切应力的测量粘度。
2016-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of giant micelles
巨胶束是两亲分子（如洗涤剂）在溶液中自组装形成的细长的聚合物状物体。巨胶束通常是柔性的，并且即使在适度的浓度下也可以变得高度缠结。由此产生的粘弹性解决方案显示迷人的流动行为（流变学），我们在这篇文章中从理论上解决两个层次。首先，我们总结了理解线性粘弹性光谱和稳态非线性流动的进展，微观本构模型相结合的物理聚合物纠缠与自组装的可逆动力学。这种模型是在二十年前首次引入的，从那时起，已经被证明可以有力地解释强纠缠状态下流变学的几个独特特征，包括极端的剪切稀化。然后，我们转向更复杂的流变现象，特别是涉及空间异质性，自发振荡，不稳定性和混沌。最近对这些复杂流动的理解主要是基于粗略简化的模型，这些模型仅概括地捕捉了一些相关的微观特征，例如应力和其他序参量（如浓度）之间的耦合。“结构记忆”的作用（如胶束的长度分布的流动历史的结构参数的依赖性）在解释这些高度非线性现象的解决。结构记忆也发挥了有趣的作用，在鲜为人知的剪切增稠制度，这发生在浓度制度接近，但低于强纠缠的发病，这是由剪切诱导的转变从无粘到凝胶状态的标志。
2007-02-02 cond-mat.soft
Compressibility regularizes the "$μ(I)$" rheology for granular flows
$μ(I)$ -流变学最近已被提出作为一个潜在的候选人来模拟在一个密集的惯性制度的摩擦颗粒的流动。然而，这种流变学被证明是不适定的数学意义上的大范围的参数，特别是在缓慢和快速的流动限制\citep{Barker2015}。在这个快速的沟通，我们扩展到可压缩流的稳定性分析。我们表明，压缩性正则化主要是方程，使他们良好的所有参数，在足够的耗散与体积变化的条件下。除了通常的库仑剪切摩擦系数$μ$，我们引入了体积摩擦系数$μ_b$，与体积的变化，并表明，方程是适定的二维$μ_b>2-2μ$（$μ_b>3-7μ/2$在三维）。此外，我们表明，在\citep{Barker2015}中定义的不适定域转换成一个域的方程是不稳定的，但保持适定性时，考虑到可压缩性。这些结果表明，因此，在致密颗粒流的压缩性的重要性。
2017-09-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Bidisperse and polydisperse suspension rheology at large solid fraction
在相同的固相体积分数下，双分散和多分散悬浮液的粘度较低，法向应力响应较弱。与粒度分布相关的粘度降低可以通过最大可流动或堵塞固体分数$ϕ_m$的增加来解释。在这项工作中，稠密的悬浮液在强剪切下模拟，其中热运动和排斥力可以忽略不计，但我们允许颗粒接触与轻微的摩擦相互作用，颗粒间的摩擦系数为$μ = 0.2$。方面的双分散悬浮液流变学首先重新建立，该方法再现既定的趋势;研究的双分散悬浮液的大小比的$δ= 2$到4表明，在粘度的最小值发生$ζ$略高于0.5，其中$ζ= ϕ_l/ϕ$是由大颗粒占据的总固体体积的分数。简单的剪切流的多分散悬浮液截断正常和对数正态分布的尺寸分布，和双分散悬浮液，这是统计上等同于这些多分散的情况下，三阶矩的尺寸分布，模拟和提取的流变学。先前的工作表明，这样的分布与等效的低阶矩有类似的$ϕ_m$，和正常的，对数正态和双分散的情况下的流变行为被证明是在很宽的范围内的颗粒尺寸的标准偏差，与标准的相关性，这是功能上依赖于$ϕ/ϕ_m$提供良好的协议与模拟中发现的流变学。双分散和多分散悬浮液之间粘度和法向应力响应的密切一致性表明了非胶体悬浮液中最大填充分数的控制作用
2017-11-10 cond-mat.soft
Microscopic foundation of the $μ$(I) rheology for dense granular flows on inclined planes
利用离散元法模拟了无摩擦和有摩擦颗粒沿斜面流下的致密颗粒层的宏观和微观特性。三个基本的观察致密颗粒流的恢复，即发生的临界应力，Bagnold速度分布，以及定义明确的摩擦和摩擦定律。晶粒运动的微观方面突出了瞬态团簇的形成。从这个微观的图片，我们推导出一个理论的缩放模型，没有任何经验的输入，定量地解释了倾斜平面和剪切几何形状的致密颗粒流的基本规律。模型和观测结果之间的适当性表明，颗粒流可以被看作是从硬球的热流体的流动。
2022-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear-induced rigidity of frictional particles: Analysis of emergent order in stress space
固体与流体的区别在于它们抗剪切的能力。在传统固体中，剪切阻力与非均匀密度模式所表现出的破坏平移对称性的出现相关联，这是由于能量成本最小化或熵最大化或两者兼而有之。在这项工作中，我们专注于一类系统，这种范式受到挑战。我们表明，在干燥的粒状材料的剪切驱动的堵塞是一个集体的过程中控制的机械平衡的约束。我们认为，这些限制导致一个破的平移对称性的对偶空间，编码的接触力的统计和接触网络的拓扑结构。这种对称性破缺的出现标志着剪切-阻塞转变。我们扩展我们以前的工作，通过比较和对比的真实空间的措施，流变学与那些从对偶空间。我们调查的结构和行为的对偶空间的系统通过刚性过渡在两个不同的剪切协议的演变。我们分析的剪切干扰的情况下，协议和包装分数的鲁棒性，并证明它是可能的，以定义一个协议无关的序参量在这个对偶空间，这标志着发病的刚性。
2017-05-12 cond-mat.soft
Influences of transversely-isotropic rheology and translational diffusion on the stability of active suspensions
自运动的细长粒子的悬浮是当前重要的感兴趣的主题，其举例说明了一种形式的“活性物质”。例子包括自我推进的细菌，藻类和精子，以及人造游泳者。Ericksen的横向各向同性流体模型[J. L.埃里克森，胶体聚合物。Sci. 173（2）：117-122（1960）]将非运动颗粒的悬浮液视为具有进化的优选方向的连续体;该模型描述了如细胞外基质、织物簇和植物细胞壁一样多样的纤维材料。董事相关的影响被纳入通过修改后的应力张量与四个粘性参数。通过与最近的主动悬架模型的基本连接，我们提出了一个修改埃里克森的模型，主要是包括自我运动，这可以被认为是最简单的描述，包括横向各向同性效应的定向悬架。横向各向同性流体表现出修改后的流动稳定性的事实，我们进行了线性稳定性分析的两个不同的情况下，对齐和各向同性悬浮液的细长的活性颗粒。新的方面包括各向异性流变学和平移扩散。一般来说，各向异性效应增加了小扰动的不稳定性，而平移扩散稳定了一系列波方向，在某些情况下，稳定了有限范围的波数，从而强调了各向异性和平移扩散在这些系统中都有重要的影响。
2017-08-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Shear thickening in granular suspensions: inter-particle friction and dynamically correlated clusters
我们考虑非布朗摩擦颗粒的浓悬浮液的剪切流变学。我们的研究的关键结果是出现了一个明显的剪切增稠制度，无摩擦的颗粒通常会经历剪切稀化。我们澄清，在我们的模拟剪切增稠是由于增强能量耗散通过摩擦颗粒间的力量。此外，我们的证据形成的动态相关的颗粒簇的大小$ξ$，这有助于通过增加\emph{viscous}耗散的剪切增稠。标度参数给出了$η\sim ξ^2$，它与数据非常吻合。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear Thickening of Dense Suspensions: The Role of Friction
颗粒悬浮液的剪切增稠的特征在于颗粒之间的润滑接触和摩擦接触之间的过渡。利用三维数值模拟，我们研究了颗粒间摩擦系数如何影响有效的宏观摩擦系数，从而影响致密剪切增稠悬浮液的微观结构和流变性。我们提出了有效的摩擦系数的表达式在距离堵塞不同的剪切应力和颗粒摩擦系数值。我们发现有效摩擦系数是相当不敏感的颗粒间摩擦，这也许是令人惊讶的，但同意最近的理论和实验。
2019-05-23 cond-mat.soft
Transverse vortices induced by modulated granular shear flows of elongated particles
通过DEM模拟和推广的μ(I)流变学理论，研究细长颗粒剪切流对傅里叶扰动的响应，发现横向二次流形成四涡旋图案，并揭示第二法向应力差和盒几何形状对涡旋反转的关键作用。
2025-07-10 cond-mat.other cond-mat.soft
Unifying homogeneous and inhomogeneous rheology of dense suspensions
本文提出悬浮温度 $Θ_s$ 这一新无量纲数，构建 $μ(J,Θ_s)$ 统一描述稠密悬浮液的均匀与非均匀流变，并结合标度理论预测各无量纲数的空间变化。
2024-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dense suspensions of granular spherocylinders by particle-based simulation
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Syngenta Jealott’s Hill International Research Centre（先正达乔洛特山国际研究中心）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
开发粒子模拟方法，预测长球棒稠密悬浮液的粘度与微观结构，验证实验数据，为该类材料的流体力学等研究提供工具。
2026-07-31 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。
2026-11-11 cond-mat.soft physics.class-ph
Shear thickening regimes of dense non-Brownian suspensions
我们提出了一个统一的非布朗球的稠密悬浮液的流变框架，预测粒子摩擦和粒子惯性作为不同的剪切增稠机制的发作，同时捕获准静态和软粒子流变学在高体积分数和剪切速率分别。离散元方法模拟，适当考虑流体动力学和颗粒接触相互作用证实了模型的预测，证明了剪切增稠的两种机制，并表明它们可以同时发生与精心选择的颗粒表面性质在一定的流动条件下。与摩擦剪切增稠的显微结构转变。我们发现非常独特的分歧的微观结构和动态变量的体积分数在增厚和非增厚状态。
2015-09-15 cond-mat.soft
A charged finitely extensible dumbbell model: Explaining rheology of dilute polyelectrolyte solutions
一个强大的非牛顿流体模型的稀溶液的动力学理论参数。聚电解质分子被建模为伸长的非线性弹性哑铃，其中有效电荷（通过简单的库仑力相互作用）被添加到珠粒中，以模拟链的带电部分之间的排斥。结果表明，这种排斥的相对强度是由电弹性能量比，$E$，这是模型的关键参数之一。特别是，$E$帐户的固有刚性的聚丙烯酰胺分子，并可用于解释溶剂盐度对聚丙烯酰胺流变学的影响。通过两个预平均近似，得到了封闭形式的流体模型的本构方程。材料功能的模型预测的稳定剪切流，稳定的拉伸流，小振幅振荡剪切流，和启动和停止的稳定剪切流的分析和数值方法相结合的研究。特别是，它示出了这些材料的功能如何依赖于$E$。模型的两种极限情况--不带电哑铃（$E=0$）和刚性哑铃（$E\to \infty$）--包括在分析中。结果发现，尽管它的简单，该模型预测大多数实验观察到的流变学特性的水溶液。
2020-06-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
