Getting jammed in all directions: Dynamic shear jamming around a cylinder towed through a dense suspension
本文介绍了在玉米淀粉和蔗糖-水的浓悬浮液中拖曳圆柱体的实验结果。重点放在干扰的前线，存在于这样的系统。文献集中在推，拉或剪切条件下的堵塞区域的传播独立。不同的锋面如何相互作用，以及锋面在同时产生时是否对称，这些都是未被探索的。调查这是我们的主要目标。通过当前的设置，我们能够看到圆柱体周围的连续准二维场。因此，提出了一种新的方法来产生干扰前沿，从而可以同时检查推，拉和剪切。与以前的研究一致，前传播大约两倍的速度在纵向方向相比，横向方向，这是由于一个单一的潜在的发病应变，无论从气缸的方向。虽然干扰锋表现出近乎完美的横向对称性，但存在明显的纵向不对称性。这在速度场和应变场中是明显的，并且在前传播速度和起始应变中也是可检测的。
2021-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thickening and jamming of dense suspensions: the "roll" of friction
基于粒子的模拟不连续剪切增稠（DST）和剪切堵塞（SJ）悬浮液被用来研究应力激活的约束的作用，重点是抵抗齿轮状滚动。滚动摩擦降低了DST和SJ所需的体积分数，与具有粘合剂表面化学和“粗糙”颗粒形状的真实悬浮液定量一致。与仅滑动摩擦相比，它设置了摩擦力网络的独特结构，并且从动力学的角度来看，导致速度相关长度的增加，部分原因是粘度增加。因此，滚动摩擦的物理特性是全面理解强剪切增稠材料的关键因素。
2020-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unifying Suspension and Granular flows near Jamming
硬颗粒的稠密流的流变特性是奇异的，因为一个接近堵塞的阈值，其中流动停止，无论是由惯性主导的颗粒流，和过阻尼悬浮液。同时，表征速度相关性的长度尺度在干扰时出现发散。在这里，我们回顾了一个理论框架，给出了一个无摩擦粒子的定常流动的标度描述。我们的分析适用于悬浮液和惯性流动的硬颗粒。我们报告的数值结果支持的理论，并显示的相图，结果时，摩擦被添加，划定制度的有效性的无摩擦理论。
2016-11-10 cond-mat.soft
High-speed ultrasound imaging in dense suspensions reveals impact-activated solidification due to dynamic shear jamming
稠密悬浮体的一个显著特性是它们可以在突然的冲击下从静止的液体状转变为固体状。以前的工作表明，这种影响引起的固化涉及快速移动的堵塞前线，但是，这个过程的细节仍然没有解决。在这里，我们使用高速超声成像来非侵入性地探测稠密悬浮液的内部如何对冲击作出反应。测量的声速，我们表明，固化的进展，而没有检测到的增加，包装分数，和成像的不断变化的流场，我们发现，剪切强度最大化的权利，在堵塞前。总之，这提供了直接的实验证据，剪切，而不是致密化，作为驱动的转化为固体状的行为。基于这些研究结果，我们提出了一个新的模型来解释的各向异性的传播速度的前和描绘的发病条件的动态剪切干扰悬浮液。
2016-04-01 cond-mat.soft
Critical scaling and soft granular rheology of frictionless non-Brownian suspensions across jamming
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）
通过三维模拟研究无摩擦非布朗可变形颗粒悬浮液跨堵塞转变的流变行为，开展临界标度分析证实剪切驱动堵塞为二阶临界现象，构建流态图谱并提出软颗粒流变标度关系，实现宽范围动力学与密度区间的数据塌缩与预测。
2026-09-04 cond-mat.soft
Controlling Shear Jamming in Dense Suspensions via the Particle Aspect Ratio
颗粒在液体中的稠密悬浮液表现出丰富的非牛顿行为，如剪切增稠和剪切堵塞。已知剪切增稠通过增加颗粒的摩擦相互作用以及通过使它们的形状更加各向异性来增强。然而，对于剪切堵塞，仅研究了颗粒间摩擦的作用，而改变颗粒形状的效果迄今尚未得到系统的研究。为了解决这个问题，我们在这里合成光滑的二氧化硅颗粒和设计的颗粒表面化学产生强烈的摩擦相互作用，使致密的，水悬浮液的球体表现出明显的剪切堵塞。然后，我们改变颗粒的纵横比从$Γ$ =1（球）到$Γ$ =11（细棒），并进行流变测量，以确定颗粒各向异性对剪切堵塞及其前体，不连续剪切增稠的影响。保持摩擦相互作用固定，我们发现，增加纵横比显着减少$ϕ_m$，最小的颗粒堆积分数可以观察到剪切堵塞，低$ϕ_m=33\%$的值为$Γ$ =11。由于摩擦和形状各向异性，独立控制颗粒相互作用的能力产生的悬浮液的增稠和干扰能力的基本见解，并提供了一个框架，合理设计剪切干扰特性。
2019-01-13 cond-mat.soft
Shear jamming and nonlinear rheology of chocolate suspensions
CUNY City College of New York（纽约市立大学城市学院）；Mondelēz International（亿滋国际）
研究揭示了巧克力浆作为粘附性悬浮液的流变特性，通过摩擦与粘附的相互作用控制流动，为构成本模型提供了定量基准。
2026-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow and Jamming of Granular Suspensions in Foams
颗粒泡沫的排水研究的条件下，颗粒不被单独捕获的间隙孔隙空间的收缩。随着颗粒体积分数$ϕ_{p}$的增加，排水速度连续减小。悬浮液堵塞-因此排水停止-对于值$ϕ_{p}^{*}$，其揭示了颗粒尺寸的强烈影响。在占特定的几何形状的泡沫，我们表明，$ϕ_{p}^{*}$占不寻常的约束效应时，颗粒包装成泡沫网络。我们的模型定量的整体行为的悬浮液-从流动到堵塞-考虑明确的发散，其有效粘度在$ϕ_{p}^{*}$。在排水范围之外，预计报告的堵塞转变对与颗粒泡沫相关的所有方面（从老化到机械性能）都具有深刻的意义。
2014-01-13 cond-mat.soft
A dynamic jamming point for shear thickening suspensions
我们报告的流变测量，以表征两个模型的剪切增稠悬浮液的临界行为：玉米淀粉在水中和玻璃球在油中。粘度曲线的剪切增稠部分的斜率随填充分数的增加而急剧增加，并在临界填充分数φ c处发散。粘度和屈服应力的大小也被发现有标度，发散在φ_c。只要屈服应力小于粘度最大值时的应力，我们就观察到剪切增稠。在该点以上，悬浮液转变为纯剪切稀化。基于这些数据，我们提出了一个动态堵塞相图悬浮液，并表明，剪切增稠的极限情况下对应于堵塞状态。
2009-04-04 cond-mat.soft
Tuning Interparticle Hydrogen Bonding in Shear-Jamming Suspensions: Kinetic Effects and Consequences for Tribology and Rheology
稠密悬浮液的剪切堵塞可以受到颗粒之间分子尺度相互作用的强烈影响，例如通过化学控制它们的氢键结合倾向。然而，氢键不仅增强颗粒间摩擦，剪切干扰的关键参数，但也介绍了（可逆）粘附，其相互作用与剪切干扰系统中的摩擦至今仍不清楚。在这里，我们提出了原子力显微镜的研究，以评估颗粒间的粘附力，它与摩擦的关系，以及这些属性是如何影响尿素，一种分子，干扰氢键。我们的动力学特性的这一过程与核磁共振，它与流变测量的宏观流动行为的时间依赖性。我们发现，时间依赖性的尿素吸附减少摩擦和粘附，导致在剪切堵塞发病的转变。这些结果扩展了我们对化学效应对剪切干扰性质的机械理解，为基础研究和应用开辟了新的途径。
2019-01-15 cond-mat.soft
Dynamic jamming of dense suspensions under tilted impact
稠密的颗粒悬浮液不仅可以在外力作用下增加其粘度和剪切速率，而且可以堵塞成固体状状态，当力被移除时，该固体状状态是完全可逆的。对稠密悬浮液表面的冲击可以通过产生传播到系统主体中的剪切前沿来触发这种堵塞过程。跟踪和观察这样的锋面是困难的，因为悬浮物是光学不透明的，并且锋面可以以每秒几米的速度传播。最近，高速超声成像已被用来克服这个问题，并提取与干扰前沿传播相关的流场的二维截面。在这里，我们将这种方法推广到三维流场的重建。这使我们能够调查的演变的干扰前不能假设轴对称，如影响的角度倾斜远离法线的自由表面的悬浮液。我们发现，足够远的固体边界所产生的流场是近似相同的正常的影响，但旋转和对齐的角度的影响。然而，一旦前部接近容器底部的固体边界，就会产生挤压流，使前部轮廓变形，并导致堵塞以非轴对称方式进行。
2019-05-09 cond-mat.soft
Dynamic shear jamming in dense granular suspensions under extension
与干燥的颗粒物质不同，像玉米淀粉这样的致密颗粒悬浮体在水中可以强烈抵抗拉伸流动。在低延伸率下，这样的悬浮液表现得像粘性液体，但是快速延伸导致应力远远超过润滑流体动力学和毛细作用的预测的响应。为了理解这种显着的机械响应，我们实验测量的法向力所赋予的一个板上的悬浮液的大部分垂直向上移动在一个控制的速度。我们观察到，在速度阈值以上，峰值力增加了几个数量级。使用快速超声成像，我们绘制出的悬浮液内的局部速度分布，揭示了快速扩展下形成的不断增长的堵塞区域。该区域通过强烈的速度梯度与容器的刚性边界相互作用，这表明与最近提出的剪切堵塞机制有直接联系。
2016-12-09 cond-mat.soft
Jamming, two-fluid behaviour and 'self-filtration' in concentrated particulate suspensions
本文研究了高体积分数$Φ$硬球胶体悬浮液在压力梯度作用下通过缩颈的流动。在颗粒尺寸依赖性极限$Φ_0$以上，直接显微镜观察表明在流动过程中发生堵塞和解除堵塞--流体转化为固体，反之亦然。我们表明，这样的堵塞流产生的胶体浓度减少$Φ_{x}$下游的收缩。我们提出，这种“自过滤”效应是系统的颗粒部分的堵塞和液体部分（即溶剂）通过堵塞的固体的孔的持续流动的组合的结果。因此，我们链接的概念，堵塞在胶体和颗粒介质与“双流体”的浓缩悬浮液流动的图片。根据Osborne Reynolds关于颗粒材料膨胀的原始实验，对结果进行了讨论。
2003-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From yielding to shear jamming in a cohesive frictional suspension
模拟被用来研究稳定的剪切流变学的摩擦颗粒表现出不连续的剪切增稠和剪切堵塞，在有限范围内的凝聚力的相互作用导致的屈服应力的稠密悬浮液。我们开发了一个本构模型，结合屈服行为和剪切变稀在低应力下的摩擦剪切增稠在高应力下，在很好的模拟结果。这项工作表明，在屈服应力以下的固体和在剪切堵塞状态下的固体之间存在明显的差异，因为这两者发生在广泛分离的应力水平下，由材料可流动的应力区域分离。
2018-09-17 cond-mat.soft
Fragility and hysteretic creep in frictional granular jamming
在颗粒温度为零的准静态单轴压缩条件下，对二维摩擦双分散圆盘系统中的颗粒堵塞转变进行了实验研究。目前公认的结果表明，堵塞过渡发生在一个关键的包装分数$ϕ_c$。相比之下，我们观察到的第一个压缩循环表现出{ \it脆性} -亚稳态配置与同时堵塞和未堵塞的集群-在一个小的间隔在包装分数（$ϕ_1 < ϕ< ϕ_2$）。脆弱状态将定义$ϕ_c$的两个条件分开，其中压力的指数上升开始于$ϕ_1$，而盘位移的指数下降结束于$ϕ_2$。结果解释通过渗流机制的压力接触，集群的增长表现出很强的空间相关性与磁盘位移。用不同弹性模量$E$和摩擦系数$μ$的几种圆盘材料进行的测量表明，摩擦直接控制脆性状态的开始，但间接控制指数斜率。此外，我们实验证实了最近的预测有关的依赖$ϕ_c$的$μ$。在重复加载（压缩）下，系统在压力方面表现出滞后，并且起始$ϕ_c$随着重复次数缓慢增加。这种摩擦引起的滞后蠕变被解释为颗粒包的演变从一个亚稳态的最终结构稳定的配置。它示出依赖于准静态步长$Δϕ$，它提供了唯一的扰动机制，在实验方案中，和摩擦系数$μ$，其作用是稳定的包。
2012-07-17 cond-mat.soft
Jamming transitions in a schematic model of suspension rheology
我们研究了剪切胶体的简单标量模型中的稳态应力响应。我们的模型是基于玻璃化转变的示意图（F2）模型，具有依赖于应力和剪切速率的记忆项。对于合适的参数，我们发现从流体到非遍历，堵塞状态的过渡，在施加应力的间隔中显示零流速。虽然堵塞状态是一个玻璃，我们预测，堵塞过渡具有不同于传统的模式耦合玻璃化转变的分析结构。我们讨论的静态堵塞转变也不同于流体动力剪切稠化。
2003-06-09 cond-mat.soft
Critical Scaling of Compression-Driven Jamming of Athermal Frictionless Spheres in Suspension
我们研究数值系统的无热，过阻尼，无摩擦的领域，在非布朗悬浮，在二维和三维。以固定的压缩率$\dotε$各向同性压缩系统，我们研究了在干扰过渡的临界行为。有限的压缩率引入了一个控制时间尺度，它允许人们探测与干扰相关的临界时间尺度。正如以前发现的稳态剪切驱动的堵塞，我们发现压缩驱动的堵塞，压力服从一个关键的缩放关系作为包装分数$ϕ$和压缩率$\dotε$的函数，并且体积粘度$p/\dotε$发散堵塞。缩放分析确定与压缩驱动的干扰转变相关联的临界指数。我们的研究结果表明，应力各向同性，压缩驱动，堵塞可能是在相同的普遍性类应力各向异性，剪切驱动，堵塞。
2021-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Criticality of the viscous to inertial transition near jamming in non-Brownian suspensions
Cornell University（康奈尔大学）
研究非布朗悬浮液接近阻塞时粘性到惯性转变的临界性，揭示微结构发散长度尺度对转变的影响
2024-10-16 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
Rheology of dense suspensions of elastic capsules: normal stresses, yield stress, jamming and confinement effects
我们研究了弹性胶囊的致密悬浮液的剪切流变学，以无聚集的红细胞作为生理相关的例子。粒子是非布朗运动的，并且仅通过流体动力学和短程排斥力相互作用。在悬浮液中的不同的应力机制的分析表明，粘度是由胶囊的剪切弹性，而排斥力是次要的。提供了高于临界体积分数的动态屈服应力的证据，并且与胶囊的弹性性质有关。剪切应力被发现遵循一个关键的干扰的情况下，是相当不敏感的翻滚到坦克踩踏过渡。颗粒压力和法向应力的差异显示出一定的敏感性的细胞的动态状态，并表现出特征缩放，以下的行为的一个单一的颗粒，在坦克踩踏制度。在有效介质模型方面的流体相的粘度的行为是合理的。此外，限制效应，这增加了整体的幅度和增强剪切变稀的粘度的作用，进行了讨论。
2014-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.med-ph
Shear thickening of cornstarch suspensions as a re-entrant jamming transition
我们研究了玉米淀粉悬浮液的流变学，玉米淀粉悬浮液是一种非布朗粒子的致密体系，具有剪切增稠性，即粘度随着剪切速率的增加而增加。使用MRI测速仪，我们表明，悬浮液具有屈服应力。从经典流变学可以得出，作为所施加应力的函数，悬浮液首先是固体（屈服应力），然后是液体，然后当其剪切增稠时再次是固体。发现增稠的起始剪切速率取决于测量几何形状：剪切单元的间隙越小，发生增稠的剪切速率越低。剪切增稠则可以解释为雷诺双折射的结果：在流动下的系统想要膨胀，但相反地经历了堵塞转变，因为它是受限的，如通过测量作为剪切速率的函数的悬浮液的膨胀所证实的。
2007-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Role of Hydrogen Bridging Bonds in the Shear-Thickening and Jamming of Dense Suspensions
The University of Chicago（芝加哥大学）；Dankook University（檀国大学）；ExxonMobil Technology and Engineering Company（埃克森美孚技术与工程公司）
研究通过改变溶剂分子结构影响粒子-溶剂和溶剂-溶剂相互作用，揭示氢键对悬浮液剪切增稠和阻塞行为的调控作用。
2026-05-13 cond-mat.soft
Force chains and networks: wet suspensions through dry granular eyes
剪切增稠悬浮液流变学的最新进展表明堵塞下的（湿）悬浮液流动与（干）颗粒物理之间存在关系。为了探索这种连接，我们模拟的接触力网络的悬浮液中的非布朗球使用离散元方法（DEM），改变颗粒摩擦系数和体积分数。我们发现，在这些悬浮液中的力网络表现出定量的相似性，在堵塞的干谷物。由于悬浮液接近堵塞点，在堵塞的外推体积分数和配位数是相似的各向同性压缩球获得的临界值。同样，在流动的悬浮液中的接触力的分布的形状是非常相似的颗粒填料中发现的，这表明潜在的改进分析平均场模型的流变学剪切增稠悬浮液。
2019-04-05 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
Interparticle hydrogen bonding can elicit shear jamming in dense suspensions
液体中硬颗粒的稠密悬浮液可能表现出惊人的反直觉行为，例如不连续剪切增稠（DST）[1-8]和可逆剪切堵塞（SJ）进入有限屈服应力状态[9-13]。最近的研究发现，从流体动力学相互作用到摩擦颗粒接触的应力激活交叉是这些行为的关键[2-4，6-8，10，14]。然而，许多悬架仅显示DST而不显示SJ。在这里，我们表明，颗粒表面化学可以发挥核心作用，创造条件，允许SJ。我们发现该系统的能力，形成粒子间氢键时，剪切成接触eligible SJ。我们证明了这与电荷稳定的聚合物微球和非球形玉米淀粉颗粒，控制与溶剂形成氢键。SJ的倾向通过拉伸试验[13]进行量化，并通过原子力显微镜与增强的摩擦力相关联。我们的研究结果扩展了对SJ机制的基本理解，并为设计强非牛顿流体开辟了新的途径。
2017-07-28 cond-mat.soft
Aggregates relaxation in a jamming colloidal suspension after shear cessation
本文用斑点可见度光谱法研究了剪切增稠浓胶体悬浮液中可逆聚集体的形成。Dixon和D.J.Durian，Phys.Rev.Lett. 90，184302（2003）]。在堵塞状态下观察到颗粒聚集体的形成，并且监测剪切停止后它们的松弛作为所施加的剪切应力的函数。当施加较大的应力时，聚集体的松弛时间增加。已经提出了几种现象来解释这种行为：增加的聚集体尺寸和体积分数，或更紧密的聚集体中的颗粒的包装。
2005-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear flow of non-Brownian suspensions close to jamming
采用相关耗散力的简化模型，数值研究了堵塞附近稠密悬浮液流变学的动力学机制。我们表明，速度波动控制的耗散率，因此悬浮液的有效粘度。这些波动是类似的准静态模拟和有限应变率计算与各种阻尼方案。我们的结论是，颗粒轨迹的统计特性-特别是速度波动的临界指数相对于体积分数ε-仅弱依赖于耗散机制。相反，它们是由位阻效应决定的，这是准静态模拟中的主要驱动力。由此可以推导出悬浮液粘度随粘度变化的临界指数，并与实验数据相吻合。
2012-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unexpected drop of dynamical heterogeneities in colloidal suspensions approaching the jamming transition
当接近玻璃（在分子流体\cite{Donth}中）或堵塞（在胶体和颗粒\cite{LiuNature1998}中）转变时，动力学急剧减慢，没有明显的结构变化。动力学异质性（DH）起着至关重要的作用：结构松弛通过尺寸为$ξ$ \cite{WeeksScience2000,DauchotPRL2005,Glotzer,Ediger}的颗粒“斑点”的相关重排发生。在接近这些转变时，$ξ$在玻璃形成体\cite{Glotzer,Ediger}、胶体\cite{WeeksScience2000,BerthierScience2005}和受驱动的颗粒状材料\cite{KeysNaturePhys2007}中生长，从而加强了玻璃和堵塞转变之间的相似性。然而，很少有人知道的DH的行为非常接近动力学逮捕。在这里，我们在胶体中测量"动态磁化率“的最大值，$χ^*$，其生长通常与$ξ$ \cite{LacevicPRE}的生长相关。$χ^*$最初随着体积分数$ϕ$而增加，如在\cite{KeysNaturePhys2007}中，但在非常接近堵塞时显著地下降。我们表明，这种意想不到的行为的结果之间的竞争的增长$ξ$和减少颗粒位移与重排在非常密集的悬浮液，揭示了一个比预期的情况更丰富。
2008-07-02 cond-mat.soft
Directional shear-jamming
在这项工作中，我们研究了由无粘性椭圆颗粒组成的稠密非布朗悬浮液的剪切反转。通过数值模拟，我们表明，一个新的脆弱性出现在流动状态下的无摩擦椭圆，其中颗粒可以无限地在一个方向上施加剪切应力，但剪切堵塞在另一个方向上的剪切应力逆转。这种新的脆弱性，在各向同性颗粒的情况下不存在，与稳定剪切下的细长颗粒的方向顺序及其在剪切应力反转下的重新取向有关，这迫使悬浮液通过更无序的状态，其中接触的数量增加，可能会被逮捕。
2021-05-19 cond-mat.soft
Shear jamming transition in alternating shear rotation for frictional and frictionless suspensions
本文通过数值模拟研究摩擦与无摩擦悬浮液的交替剪切旋转，揭示角度对阻塞点、接触与流体动力学应力及微观结构的不同影响。
2025-03-16 cond-mat.soft
Comparison of compression vs shearing near jamming, for a simple model of athermal frictionless disks in suspension
本研究通过二维无热无摩擦圆盘的非布朗悬浮液简化模型，对比了压缩与剪切下的堵塞行为，发现剪切堵塞填充分数略高，临界指数一致，并分析了不同序下力与接触网络的各向异性。
2022-12-22 cond-mat.soft
Shear thickening and jamming in densely packed suspensions of different particle shapes
我们研究了颗粒形状对密堆积悬浮液剪切增稠的影响。制造不同纵横比的杆和非凸钩形杆。粘度曲线和法向应力使用流变仪测量各种形状的填充分数。每种形状的悬浮液表现出定性相似的不连续剪切增稠。应力/剪切速率关系的对数斜率随着填充率的增加而急剧增加，并在取决于颗粒形状的临界填充率phi_c处发散。当填充率用φ c归一化时，不同凸形的粘度曲线对填充率的依赖性可以被瓦解。有趣的是，非凸形颗粒的粘度曲线不塌陷在与凸形颗粒相同的集合上，在更宽的填充分数范围内显示出强烈的剪切增稠。发现phi_c的值与堵塞转变处屈服应力的开始一致，表明堵塞转变也控制剪切稠化。屈服应力对应于悬浮液中的滞留空气，并且应力的规模可以归因于界面张力，由于堵塞的几何约束，界面张力在phi_c以上急剧增加。在剪切增稠和堵塞两种情况下，剪切应力与法向应力的关系都是线性的，表明剪切应力来自于摩擦。在零剪切速率的极限下，由于低于phi_c的液体的表面张力，法向应力将流变仪板拉在一起，但是由于高于phi_c的堵塞，法向应力将流变仪板推开。
2012-01-06 cond-mat.soft
Discontinuous Shear Thickening of Frictional Hard-Sphere Suspensions
不连续剪切增稠（DST）观察到在许多稠密的非热悬浮液已被证明是难以理解的，并通过数值模拟再现。通过引入一个数值方案，包括相关的流体动力学相互作用和granularlike接触，我们表明，接触摩擦是至关重要的DST。在临界体积分数以上，我们观察到两种状态的存在：低粘度，无接触（因此，无摩擦）状态，和高粘度摩擦剪切卡住状态。这两种状态被临界剪切应力分开，临界剪切应力与DST发生的临界剪切速率相关。剪切堵塞状态使人联想到颗粒物质的堵塞阶段。连续剪切增稠被视为堵塞转变的较低体积分数痕迹。
2013-10-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Robust Prediction of Frictional Contact Network in Near-Jamming Suspensions Employing Deep Graph Neural Networks
本研究提出基于深度图卷积网络（DeepGCN）的机器学习方法，用于预测近堵塞悬浮液中的摩擦接触网络（FCN），在广泛相空间和参数变化下展现出鲁棒泛化能力，为颗粒系统性质预测提供了可迁移技术。
2025-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming, Fragility and Pinning Phenomena in Superconducting Vortex Systems
本文通过垂直驱动脉冲研究超导涡旋系统，发现弹性、脆弱、堵塞和钉扎四种相，并揭示记忆效应源于弹性与钉扎组分的共存。
2020-04-02 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Tuning the Viscosity and Jamming Point in Dense Active non-Brownian Suspensions
本文通过 run-and-tumble 粒子模拟研究稠密活性非布朗悬浮液，揭示活性如何降低黏度、移动阻塞点并改变力链结构，进而提出新本构定律。
2025-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Signature of jamming under steady shear in dense particulate suspensions
在增加的施加剪切应力（$σ$）下，许多致密颗粒悬浮液的粘度急剧增加超过应力起始（$σ_0$），这种现象称为不连续剪切增稠（DST）。最近的研究指出，某些悬浮液在高颗粒体积分数（$ϕ$）下可以转变为应力诱导的类固体剪切堵塞（SJ）状态。SJ状态产生有限的屈服应力，因此不同于剪切增稠状态。在这里，我们研究的稳态剪切增稠行为形成的稠密悬浮液分散胶体聚苯乙烯颗粒（PS）在聚乙二醇（PEG）。我们发现，对于小的$σ$值的悬浮液的粘度作为$ϕ$的函数，可以很好地描述Krieger-Doughnut（KD）关系。然而，对于较高的$σ$（$>> σ_0$）值，KD关系系统地高估了测量的粘度，特别是对于较高的$ϕ$值。这种系统性偏差可以通过由于流动引起的固体样SJ状态的失效而导致的样品的弱化来合理化。使用Wyart-Cates模型，我们提出了一种方法来预测SJ开始从稳态流变测量。我们的结果进一步支持剪切下的样品边界的原位光学成像。
2019-11-22 cond-mat.soft
Energetic Instability Unjams Sand and Suspension
干扰是一种发生在各种系统中的现象，如交通、胶体悬浮物和颗粒物质。本文提出了卡紧状态下的可逆弹性形变理论。首先，一个明确的颗粒应力应变关系，捕捉许多相关的功能，特别是包括库仑屈服面和三阶堵塞过渡。然后，这种方法是广义的，并考虑堵塞的磁流变液和电流变液，再次产生的结果，以及比较实验和模拟。
2004-07-21 cond-mat.soft
Jamming memory into acoustically trained dense suspensions under shear
研究提出利用声学扰动在剪切稠密悬浮液中嵌入结构记忆，发现声学训练能诱导剪切阻塞并拮抗性调节剪切应力，从而实现对悬浮液粘度等特性的快速、广泛调控。
2024-04-24 cond-mat.soft
Microscopically grounded constitutive model for dense suspensions of soft particles below jamming
University of Geneva（日内瓦大学）；Université Grenoble Alpes & CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学与法国国家科学研究中心，LIPhy实验室）
本文提出一个基于微观机制的构型模型，用于描述致密软粒子悬浊液在阻尼转变以下的流变学特性，预测了剪切稀释和正应力差异等行为。
2023-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Discontinuous shear-thickening in Brownian suspensions
稠密悬浮液中的不连续剪切增稠自然地出现在接近堵塞的非布朗体系中，由剪切流引起的摩擦力的激活。然而，这种物理图像是不完整的，因为大多数实验研究的是受到热波动影响的软胶体颗粒。为了解释胶体悬浮液中的不连续剪切增稠，我们使用计算机模拟来提供非热干扰，摩擦力，热运动，颗粒柔软度和剪切流之间的竞争的完整描述。我们有意忽略流体力学、静电学、润滑和惯性，但仍然可以获得与实验结果定量一致的结果。特别是，剪切增稠对应于无摩擦和摩擦堵塞制度之间的交叉，这是由热波动和颗粒柔软度控制，并发生在一个柔软度依赖Péclet数。我们还探讨了恒压实验的结果，并严格讨论了“S形”流动曲线的出现报告。我们的工作提供了最小的成分，定量解释了大量的实验工作不连续剪切增稠的胶体悬浮液。
2018-07-26 cond-mat.soft
Shear thickening in concentrated suspensions: phenomenology, mechanisms, and relations to jamming
剪切增稠是一种非牛顿行为，其中剪切流体所需的应力随着剪切速率比线性增加得更快。许多颗粒的浓缩悬浮液表现出一种特别引人注目的形式，称为不连续剪切增稠（DST），其中应力随着剪切速率的增加而突然跳跃，并产生类似固体的行为。这种对施加的应力的反直觉反应的最著名的例子发生在玉米淀粉在水中的混合物中。在过去的几年里，这种剪切诱导的固体状行为与其他各种不寻常的流体现象一起，产生了相当大的兴趣，在物理学的密集包装悬浮液。本文讨论了剪切增稠体系的共同物理性质，描述剪切增稠的不同机理和模型，提出了这些机理的联系和推广，并提出了剪切增稠体系的一般相图。我们还讨论了最近的工作如何将剪切稠化的物理学与颗粒材料和堵塞系统的物理学联系起来。由于DST描述的模型，只需要简单的通用粒子之间的相互作用，我们概述了更广泛的背景下，其他集中的多粒子系统，如泡沫和乳液，并解释了为什么DST被限制到硬颗粒悬浮液的参数制度。最后，我们讨论了一些突出的问题和新出现的机会。
2013-07-01 cond-mat.soft
Wall slip across the jamming transition of soft thermoresponsive particles
悬浮液的流动经常受到壁滑移的影响，即由于存在润滑层，边界附近的流体速度$v_{f}$不同于壁速度$v_{w}$。虽然滑移速度$v_s=\vert v_{f}-v_{w}\vert$稳健地与稀悬浮液中壁处的应力$σ$成线性比例，但是关于在本体中剪切的较致密悬浮液没有共识，对于该较致密悬浮液，滑移速度已经被报道成比例为$v_s\proptoσ^p$，其中指数$p$不一致地在0和2之间变化。在这里，我们专注于悬浮液的软温敏颗粒，并表明$v_s$实际上规模作为幂律的粘性应力$σ-σ_c$，其中$σ_c$表示的屈服应力的散装材料。通过调整整个干扰过渡的温度，我们进一步证明，这种缩放适用于大范围的包装分数$ϕ$的两侧的干扰点和指数$p$不断增加与$ϕ$，从$p=1$的情况下，稀悬浮液的$p=2$堵塞组件。这些结果使我们能够成功地重新访问不一致的数据，从文献中，并铺平了道路，连续描述壁滑移以上和以下堵塞。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal relaxation dynamics of sphere packings below jamming
我们发现，非布朗悬浮的排斥球低于干扰显示一个缓慢的弛豫动力学的特征时间尺度，在干扰发散。这种缓慢的时间尺度完全编码在未堵塞的包装结构中，并且可以通过振动态密度容易地测量。我们表明，相应的动态临界指数是相同的随机生成和剪切填料。我们的研究结果表明，各种各样的物理情况下，从悬浮液流变学的算法研究的干扰过渡控制一个独特的发散的时间尺度，具有普遍的临界指数。
2019-04-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Normal stress differences in dense suspensions
采用无惯性粒子动力学模拟方法，考虑流体动力润滑和摩擦接触力，研究了在简单剪切流动下稠密悬浮液中法向应力差的存在和微观起源。悬浮颗粒之间的流体动力学和接触力的协同作用被认为是负贡献的第一法向应力差$N_1$的起源，而观察到的$N_1$在较高的体积分数附近堵塞的正值是由于在硬球极限不能占的影响。此外，我们发现，应力各向异性引起的平面性的简单剪切流消失的体积分数接近堵塞点的无摩擦颗粒，而它仍然是有限的情况下的摩擦颗粒。
2018-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Relaxation and Rheology in Dense Athermal Suspensions
我们研究的松弛和流变性的无摩擦颗粒的致密无热悬浮液接近以下的堵塞密度。我们的关键量，弛豫时间-确定从剪切后的能量的指数衰减突然被切断-被认为是一个决定因素背后的代数分歧的各种数量的干扰密度接近从下面。我们还定义和测量的“耗散时间”，这是直接在剪切模拟中获得，并发现它的行为类似于弛豫时间。比较剪切粘度与耗散时间的表达式，我们确定了一个非发散因子，解释了需要在剪切粘度的缩放分析中的校正项。
2013-02-26 cond-mat.soft
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
Jamming modulates coalescence dynamics of shear-thickening colloidal droplets
本文研究剪切增稠胶体液滴的聚并动力学，发现其颈部生长遵循亚牛顿幂律，且颗粒分数超过堵塞分数时聚并显著延迟，并通过修正悬浮液黏度的理论模型解释了该现象。
2023-10-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Growing length and time scales in a suspension of athermal particles
我们模拟了非布朗粒子在剪切粘性介质中的弛豫过程;小的剪切应变最初施加到系统上，然后进行弛豫。弛豫时间和相关长度被估计为密度的函数，其在干扰密度处代数发散。这意味着弛豫时间可以通过使用动态临界指数的相关长度来缩放，其估计为4.6（2）。研究还发现，剪切应力经历幂律衰减的干扰密度，这是让人想起临界减速。
2009-02-03 cond-mat.soft
Shear flow of non-Brownian rod-sphere mixtures near jamming
本文利用离散元方法研究非布朗棒-球混合物在致密堆积下的剪切流变，发现堵塞点随棒长径比非单调变化，短棒降低黏度而长棒升高黏度，并从堆积与排除体积角度给出机制解释。
2024-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The effect of rolling friction on the rheology and kinematics of shear-thickening dense suspensions
KTH – Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Lund University（隆德大学）
本研究通过二维离散元模拟发现，滚动摩擦通过降低堵塞堆积分数将连续剪切增稠转变为不连续剪切增稠，并揭示了其对颗粒转动运动学的独特影响。
2026-09-21 cond-mat.soft
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
Thinning or thickening? Multiple rheological regimes in dense suspensions of soft particles
稠密胶体和颗粒悬浮液的剪切流变学是强非线性的，因为这些材料表现出剪切变稀和剪切增稠，这取决于多个物理参数。我们数值研究了一个简单的模型的软排斥颗粒在大密度的流变学，并表明，非线性流动曲线，让人想起真实的悬浮液的实验可以得到。通过使用量纲分析和动力学理论的基本要素，我们合理化这些多个流变制度和解开的相对影响的热波动，玻璃和堵塞过渡，惯性和颗粒柔软的流动曲线。我们更具体地描述了剪切增稠制度，并表明，颗粒柔软度和屈服应力的出现在干扰过渡竞争与惯性效应负责所观察到的增稠行为。这使我们能够构建动态状态图，可用于分析实验。
2014-04-18 cond-mat.soft
