Dynamics of quasi-static collapse process of a binary granular column
通过跟踪颗粒在柱体坍塌过程中的位移，系统地研究了由二元颗粒组成的柱体的动力学行为。首先设计了一个实验装置来控制颗粒柱的准静态坍塌，然后通过使用由图像采集程序控制的工业相机来观察示踪粒子的轨迹。研究发现，柱内存在两个区域：一个是滑动区域，颗粒在其中以层状结构运动;一个是静止区域，颗粒在其中静止不动。根据这一分析结果，建立了一个动力学模型来预测粒子在时空中的轨迹演化。粒子在选定层上运动轨迹的计算结果与实验观测结果吻合较好。
2019-03-25 cond-mat.soft
Heterogeneity and patterning in the quasi-static behavior of granular materials
异质性被分为五类-拓扑，几何，运动学，静态和本构-和前四类进行了研究，在一个数值离散元模拟双轴压缩。仿真实验表明，在加载过程中，拓扑结构和几何结构变得更加多变。测量到的颗粒间运动的波动很大，它们随着负载而增加，并且它们延伸到至少八个颗粒直径的距离。变形和旋转的不均匀性很大，并表示在空间图案。在整个加载过程中，应力异质性是中等的。
2019-01-06 cond-mat.soft
Diffusivity and Weak Clustering in a Quasi 2D Granular Gas
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN（墨西哥国家研究中心）；Universidad Autónoma de San Luis Potosí（圣路易斯波托西自治大学）
我们提出了一个准二维耗散颗粒状气体，保持在一个非凝聚的稳定状态，通过在粗糙的基板上的垂直振动的详细模拟结果。这种气体在其对分布函数（PDF）的尾部显示出弱的幂律衰减，表明分形，因此倾向于在几个尺寸尺度上形成集群。这种聚集单调地依赖于耗散系数，当球-球碰撞是保守的时，这种聚集消失。聚类也是敏感的包装分数。这种气体也显示出类似系统的标准非平衡特性，包括非麦克斯韦速度分布。扩散系数的计算在所有的条件下的模拟，它被发现，稀释的气体更扩散较小的恢复系数。
2010-06-01 cond-mat.soft
Stratification, segregation and mixing of granular materials in quasi-2D bounded heaps
在工业和农业中，颗粒混合物在堆形成过程中的分离和混合具有重要的后果。本研究调查了准二维筒仓填充过程中双分散颗粒混合物的三种不同最终颗粒配置--分层、分离和混合。与以往的研究相比，我们考虑了更多的控制参数和相对更宽的控制参数范围，包括颗粒尺寸比、流量、系统尺寸和堆升速度。分层和非分层状态之间的边界主要由二维流量控制，过渡的临界流量弱地依赖于颗粒尺寸比和流动层长度。与此相反，从隔离到混合状态的过渡是由堆的上升速度，以前没有考虑的控制参数控制。转变的临界上升速度强烈地依赖于颗粒尺寸比。
2012-09-25 cond-mat.soft
Universality in quasi-2D granular shock fronts above an intruder
本文对形状、尺寸和相对撞击速度系统变化的准二维稀相颗粒绕流进行了实验研究。流场的直接测量揭示了流场的不均匀性的三个原则上独立的测量实际上都是线性相关的：1）颗粒温度，2）流场发散和3）剪切应变速率。冲击波阵面被定义为这些测量中的每一个的局部最大值。激波阵面的形状可以用一个倒置的悬链线来描述，并且在定常流动中由动态拱的形成来驱动。我们发现的普遍性的冲击波阵面的函数形式的范围内的实验值探测。改变入侵者的大小、速度和撞击速度只会导致激波阵面的缩放和移动。我们独立地测量了入侵者的水平升力，发现它可以被理解为激波轮廓和入侵者形状之间相互作用的结果。
2017-05-31 cond-mat.soft
Non-equilibrium steady states, coexistence and criticality in driven quasi-two-dimensional granular matter
利用分子动力学模拟研究了准二维约束条件下非弹性无摩擦球的非平衡稳态振动。在密度-振幅平面上的相图显示出一个流体状的无序相和一个具有三重对称性的有序相，以及两者之间的相共存。一个动力学机制存在，带来亚稳态的旅行团簇，同时稳定的团簇与各向异性的形状在低振动幅度。此外，有一个正方形的双层状态，它是连接到流体的BKTHNY型两步熔融与中间四相。详细研究了这两个连续跃迁的临界行为。对于流体-四次相变，得到了$\tildeγ=1.73$、$η_4 \approx 1/4$和$z=2.05$的临界指数.
2019-02-12 cond-mat.soft
Statistical mechanics of dense granular fluids - contacts as quasi-particles
提出了一种新的第一性原理统计力学公式来描述缓慢和膨胀的颗粒流体，其中长时间的颗粒间接触破坏碰撞理论。所有重要的物理现象都发生在接触点上，它们被认为是可以出现和消失的准粒子。定义了一个接触势$ν$作为涨落的度量，并计算了每个粒子的平均配位数及其涨落的函数，将Edwards统计力学推广到慢动力学系统，当运动停止时收敛到慢动力学系统.将该理论应用于小围压极限下的单剪散粒体模型系统。推导出接触电位对剪切速率的依赖关系，从而可以通过实验校准$ν$，并预测配位数分布随剪切速率的变化。将下一个$ν=0$设置为堵塞点，其中临界平均配位数为$z_c$，找到那里的剪切速率的有限值$\dotγ_c$。一个简单的平均场论，然后产生缩放的平均配位数和它的波动附近的$\dotγ_c$。文献中的现有结果似乎支持这些预测。
2016-03-07 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
Critical Phenomena in Quasi-Two-Dimensional Vibrated Granular Systems
采用非弹性硬球模型的分子动力学模拟，研究了准二维振动颗粒体系液固相变的临界现象。的关键性能相关联的四重键取向序参量$χ_4$，它衡量的水平，系统的方形结晶。先前的实验结果表明，当改变振动振幅时，对于两个不同的盒高度值，$χ_4$的转变可以是不连续的或连续的。探索振幅-高度相空间，发现一个过渡线，它可以是不连续的或连续的，合并在一个三临界点和连续分支结束在一个上临界点。在连续过渡分支中，研究了临界性质。与序参量的振幅相关的指数是$β=1/2$，对于各种系统尺寸，与实验结果完全一致。然而，$χ_4$的波动没有显示出任何临界行为，可能是由于三临界点附近的交叉效应。最后，在准一维系统中，转变只是不连续的，由一个临界点限制，表明2是具有三临界点的较低维度。
2018-01-02 cond-mat.soft
Crystallization of a quasi-two-dimensional granular fluid
实验研究了均匀加热的准二维颗粒流体的晶化过程与填充率的关系。我们的实验结果的林德曼熔化标准，径向分布函数，键序参量和统计的拓扑结构变化在粒子水平上是相同的那些发现在平衡硬盘的模拟。这种直接映射表明，平衡系统的研究可以有效地应用于研究非平衡稳态，如在我们的驱动和耗散颗粒系统中发现的。
2006-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Crossover from quasi-static to dense flow regime in compressed frictional granular media
研究了多轴压缩载荷作用下摩擦颗粒介质中多尺度力学性质向宏观力学失稳方向的演化。研究了成核接触滑动事件后剪应力重分布和剪应变局部化的空间相关性。我们报告增长相关长度相关的剪切应力和剪切应变场，同时发散接近过渡到一个密集的流态。这表明，从准静态到稠密流态的转变可以解释为临界相变。我们的研究结果表明，没有剪切带的特征厚度已形成在不稳定的发病。
2013-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Granular beads in a vibrating, quasi two-dimensional cell: The true shape of the effective pair potential
在一个垂直振动的准二维细胞的非弹性颗粒之间的稳态对相关性可以映射到一个真正的二维参考流体在热力学平衡的粒子相关性。使用颗粒动力学模拟和迭代Ornstein-Zernike反演，我们证明了这种映射适用于广泛的颗粒填充分数和恢复系数，并且保守的参考粒子相互作用比以前报道的更简单。有效势似乎是粒子距离$r$的光滑凹函数。在低填充分数下，有效势的形状与正比于$r^{-2}$的单参数拟合函数相容。
2018-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient response in granular quasi-2D bounded heap flow
本文研究了准二维有界堆中非粘性颗粒材料在突然改变进给量的情况下，在稳态流动之间的转变。在实验和模拟中，过渡的主要特征是流动颗粒的楔形，其在上升的自由表面上以与时间的平方根成反比的楔形前沿速度向下游传播。一个额外的更长的持续时间的瞬态过程继续后，楔形前锋到达下游壁。整个过渡是很好地模拟作为一个移动边界问题，从当地的质量平衡和当地的通量和表面斜率之间的关系的扩散方程。
2017-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Interdependent evolution of robustness, force transmission and damage in a heterogeneous quasi-brittle granular material: from suppressed to cascading failure
非均质准脆性颗粒材料在整体破坏之前可以承受一定程度的内部损伤。这种鲁棒性不仅取决于粘结强度，还取决于粘结接触网络的拓扑结构和冗余度，力和损坏通过该网络传播。尽管对准脆性破坏进行了广泛的研究，但仍然缺乏一个统一的框架来量化鲁棒性、损伤和力传递的相互依赖的演化。在这里，我们开发了一个框架来做到这一点。它是数据驱动的、多尺度的，并且仅依赖于接触强度和接触网络的拓扑结构来获得材料特性。使用来自单轴拉伸下的混凝土试样的离散元模拟的数据，我们发现了一个优化的力传递的证据，其特征在于两个新的传输模式，预测和解释从微观到宏观层面的损伤传播。第一个包括优化的流动路线：可以传输全球传输容量的最短可能路径。这些路径可靠地预测张力链。第二是力量瓶颈。这些提供了一个早期和准确的预测的最终模式，位置和相互作用的宏观裂纹。一个双管齐下的合作机制之间的瓶颈，使冗余的传输路径，在故障前制度的鲁棒性的基础。瓶颈轮流容纳损伤，而构件接触传播力以将损伤限制在低容量接触，从而留下强接触网以支撑和减少该区域中的张力链的失效。这种合作行为，虽然有助于最大限度地减少不可避免的全球传输能力的下降，逐步提高这些接触之间的相互依赖性，消除了相反的效果。
2018-08-30 cond-mat.soft
Depth-dependent resistance of granular media to vertical penetration
我们测量了作用于向下进入颗粒介质的入侵者的准静摩擦力。通过利用不同的入侵者的几何形状，我们证明了该力的行为本地正常的入侵者表面。通过改变流体静力学负载的粮食接触通过一个子流化气流通过床，我们证明了相关的摩擦接触是由重力加载，而不是由入侵者本身的运动。最后，通过测量最终穿透深度与空速的关系，并使用惯性阻力的早期结果，我们证明了相同的准静摩擦力的影响。总的来说，这个力是由摩擦系数，静水压力，弹丸的大小和形状，以及无量纲比例常数。后者在几乎所有实验中都是相同的，并且令人惊讶地大于1。
2013-09-16 cond-mat.soft
Collapse of quasi-two-dimensional wet granular columns
本文论述了在摆动状态下湿颗粒柱的坍塌的实验表征，目的是收集在湿颗粒介质中触发和堵塞现象的数据。研究了玻璃珠样品的最终沉积形状和跳动动力学，改变颗粒直径、液体表面张力和液体量。我们展示了如何随着水量的增加（达到一个平台为$w>1 \%$），并增加与邦德数增加的跳动距离减少，而顶部和脚趾角和最终的存款高度增加与水量的增加和减少与邦德数。尺寸分析允许讨论跳动长度和顶角和趾角的可能比例：基于Bond数和液体量的组合，发现了令人满意的比例。
2014-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quasi-static mechanics of granular materials
这本法文教科书描述了宏观尺度下准静态状态下粒状材料的流变学。它开始定义凝聚力，摩擦和库仑方法，从大应变范围。然后，它集中在范围内的小和中等的变形时，介质可以膨胀，如果它是致密的，不同的具体的典型测试（oedometric，恒压，定容）的定义，他们导致的行为仔细描述和他们的依赖于初始密度回忆。摩擦力和摩擦力的作用被举例说明，并且它们与偏应力也有联系。定义了“自然”“相空间”，即（比容、平均压力、轴向或偏应力）。然后定义了“临界”状态、“特征”状态和Rowe的耗散定律，并从塑性形变的角度分析了上述行为，表明这些行为遵循特定的耗散规律。一个各向同性的增量模型，然后提出和研究，与伪泊松系数的应力比的演变。该模型与实验趋势吻合较好，但理论简单，尤其是对等容压缩和等容压缩的描述较为准确。循环行为，然后描述，和他们的联系与土壤液化，特别注意的作用，应力比。微观宏观通道的基本概念给出，从一个理论方法导致的力的指数分布，然后它提出了一个理论的压实介质的压力，预测的v-log（p）法的临界状态。
2005-07-13 cond-mat.soft
Granular chains with soft boundaries: Slowing the transition to quasi-equilibrium
在这里，我们提出了一个详细的数值研究的动态行为的“软”未压缩的颗粒在颗粒链中的颗粒通过固有的非线性赫兹力相互作用。众所周知，这样的链支持孤波（SW）的形成。然而，在这里，系统响应的材料性能的晶粒和边界进一步探讨。特别是，我们研究的系统从SW阶段的过渡到平衡（或准平衡）阶段的细节，因此，我们忽略了耗散在这项研究中的影响。我们发现，软墙减慢了反射的SW在系统的边界，这反过来又减慢了准平衡的旅程。此外，随着边界软化，晶粒壁压缩增加，导致在准平衡相中在任何给定时间的平均晶粒-晶粒接触减少。这些影响导致在较软的系统中短期内增加的动能波动。最后，我们的玩具模型，利用软墙系统的结果。这个玩具模型支持呼吸器样实体的形成，因此可能有助于将能量定位在颗粒链中的期望位置。
2015-07-03 cond-mat.soft physics.comp-ph
Surface Granular flows: Two Related Examples
颗粒表面流动在工业实践和自然系统中是常见的，然而，目前对这种流动的理论描述是不完整的。两个原型系统涉及表面流进行了比较：堆形成倾倒在一个点和旋转圆筒。连续模型分析这些流动的评论，准二维系统的实验结果。在这两个系统中的实验结果很好地描述了连续模型。
2004-06-24 cond-mat.soft
Effect of cohesion on shear banding in quasi-static granular material
在颗粒技术中，人们普遍认识到，由于颗粒相互作用的特殊性，粘合剂粉末表现出多种不同的本体行为。我们使用离散元模拟研究接触凝聚力对致密粉末在一个缓慢剪切的底部分裂库埃特细胞，这施加了一个广泛的稳定剪切带的稳定状态的影响。cohesion内聚力的强度可以通过{ \em颗粒键数}（$Bo$）来量化，即最大吸引力与由于外部压缩而产生的平均力之间的比率。我们发现，剪切带的现象是几乎独立的凝聚力的键数$Bo<1$，但$Bo \ge 1$ cohesion内聚力开始发挥重要作用，无论是宽度和中心位置的带增加$Bo > 1$。在剪切带内部，平均法向接触力总是与粘聚力无关，仅取决于围压。相反，当分析的行为集中在本地应变率张量的本征方向，依赖于凝聚力显示。沿压缩和拉伸方向的触点所承载的力关于平均力对称（分别较大和较小），而沿第三中性方向的力遵循平均力。力网络的这种各向异性随着内聚力的增加而增加，就像所有方向（压缩，拉伸和中性）的不均匀性一样。
2014-07-11 cond-mat.soft
Collapse dynamics of dry granular columns: from free-fall to quasi-static flow
在地球物理学背景下，涉及大量致密颗粒物质的重力驱动的崩塌，如滑坡、雪崩或落石，是重大的自然灾害。因此，了解其复杂的动态是风险评估的一个关键问题。在目前的工作中，我们报告的准二维干颗粒柱的重力作用下，在这两个释放的颗粒的速度和纵横比的列的崩溃的实验是不同的调查动态的下降颗粒。在高释放速度下，恢复了最终沉积物的经典幂律，这意味着它们代表了类似自由降落的状态。对于足够高的纵横比，柱的顶部经历整体自由降落状运动。此外，对于所有的实验，下落的颗粒也在水平方向上以类似自由降落的运动扩展，并且扩展的特征时间与沉积物在所有高度上所达到的水平延伸有关。在低释放速度，观察到一个准静态，与缩放律的最终几何形状相同的粘性制度的颗粒流体流。颗粒释放的速度决定了坍缩动力学。在这两个渐进状态之间，释放速度越高，对坍缩动力学的影响就越小。标准$\overline{V} \geq 0.4\sqrt{gH_0}$，其中$H_0$是柱的初始高度，被发现的平均释放速度$\overline{V}$不影响颗粒的崩溃。
2021-12-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Direct observation of crystal nucleation and growth in a quasi-two-dimensional nonvibrating granular system
研究了在时间振荡磁场作用下，磁性球形粒子在浅凹盘上的准二维宏观系统。系统达到静止状态，其中来自与凹盘表面的碰撞和摩擦的能量损失被来自振荡磁场的连续能量输入补偿。粒子的随机运动与玻璃或晶体形成流体中的原子和分子的运动有一些相似之处。由于表面的曲率，颗粒受到朝向凹盘中心的附加力。当减小磁场时，有效温度降低，扩散粒子运动减慢。对于缓慢的冷却速率，我们观察到结晶，其中颗粒组织成六方晶格。我们研究晶核的诞生和随后的晶体生长。我们的观察支持非经典理论的晶体形成。最初形成致密的无定形颗粒聚集体，然后在第二阶段，该聚集体内部重排以形成结晶核。随着聚集体的生长，晶体在其内部生长。在一定尺寸之后，所有聚集的颗粒都是晶体的一部分，并且在此之后，晶体生长遵循晶体生长的经典理论。
2021-06-13 cond-mat.soft
Constitutive flow law for hydrogel granular rafts near the brittle-ductile transition
The University of Osaka（大阪大学）
本研究提出了一种适用于近脆性-塑性转变处水凝胶颗粒筏的本构流变定律，结合了干颗粒流变学与非局部效应及阻尼粘性流动。
2026-02-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface Granular flows: Two Related Examples
Indian Institute of Technology - Bombay（印度理工学院孟买分校）；Northwestern University（西北大学）
本文针对理论描述尚不完整的表面颗粒流，对比了定点倾倒堆积体与旋转圆柱两类原型系统，综述相关连续介质模型并给出准二维系统实验结果，发现两类系统实验结果均能被该模型较好描述。
2026-10-14 cond-mat.soft
Fluctuations and power-law scaling of dry, frictionless granular rheology near the hard-particle limit
无摩擦颗粒的流动进行了研究与应力控制的离散元建模模拟系统的大小从300到100，000个颗粒。体积分数和剪切应力比$μ$对于大范围的惯性数$I$对系统尺寸相对不敏感。应变率中的二阶效应，例如第二法向应力差，需要大的系统尺寸来准确地提取有意义的结果，特别是第一法向应力差与应变率的非单调依赖性。由$μ(I)$关系表示的一阶流变响应在描述流变学的低阶方面很好地起作用，除了这些应力控制流动的准静态极限附近。的压力是变化超过五十年，并观察到的协调数的压力依赖性，这是不捕获的惯性数。对于接近准静态极限的小系统$N\le$ 1，000观察到的大波动可导致流动停滞，从而导致将数据拟合到流变学关系的挑战。惯性数也不足以捕捉的性质波动的压力依赖的行为。在准静态和惯性制度，包括剪切应力，压力，应变率，法向应力差，体积分数，配位数和接触织物各向异性的流动和微观结构特性的波动进行测量。流动特性的波动与压力和系统尺寸自相似。的应力特性和接触织物各向异性的波动的缩放的过渡测量和建议作为一个定量识别的过渡从惯性到准静态流。
2022-01-10 cond-mat.soft
Force chain dynamics in a quasi-static granular pile
本研究通过准二维光弹性实验观测颗粒堆力链网络，发现颗粒系统在达到表观稳定后仍发生力链局部变化，且其动力学可能构成大规模破坏与蠕变转变的基础。
2025-04-28 cond-mat.soft physics.geo-ph
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
Internal and surface waves in vibrofluidized granular materials: Role of cohesion
采用数值模拟的方法研究了准二维几何结构中振动流化干燥和部分湿润颗粒物料中的波动现象，将单个颗粒视为硬球。通过改变速度相关的恢复恢复系数，模拟了相邻颗粒之间形成液桥所产生的短程内聚相互作用。这种变化有效地抑制了表面波的形成，与以前的实验观察一致。图案创建的差异产生于由于润湿而抑制的动量转移，并且可以从二元影响的分析中定量地理解。
2018-05-18 cond-mat.soft
Influence of Roughness on Granular Avalanches
结合X射线断层扫描与同步剪切力测量，我们研究了剪切诱导的颗粒雪崩使用不同的表面粗糙度的球形颗粒。我们发现，系统组成的颗粒具有较大的表面粗糙度显示准周期性的雪崩中断的小裂纹。相比之下，由具有小粗糙度的颗粒组成的系统显示没有可检测的雪崩。准周期雪崩的应力降与粒子非仿射位移的相关长度呈线性关系，表明粗糙度增强了粒子间的锁定，从而增强了粒子级的动态相关长度。然而，非仿射位移比颗粒尺寸小两个数量级，表明应力主要在粗糙度的长度尺度上释放。非仿射位移的相关长度突然增加时，准周期雪崩发生，这表明准周期雪崩可以被解释为一个一阶相变中的旋节形核事件。
2021-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Navier--Stokes transport coefficients for a model of a confined quasi-two-dimensional granular binary mixture
本文从Boltzmann动力学方程出发，计算了一个由非弹性硬球组成的受限准二维颗粒二元混合物模型的Navier-Stokes输运系数。玻尔兹曼方程的正常或流体动力学的解决方案是通过Chapman-Enskog方法获得的状态附近的本地版本的均匀的时间依赖的状态。确定了流体动力场空间梯度中的一阶质量、动量和热通量，并确定了相关的输运系数。正如预期的那样，它们是以一组耦合线性积分方程的解给出的。此外，在低密度颗粒混合物中获得的结果相比，也有非零的贡献的一阶近似的局部温度$T_i^{(1)}$和冷却速率$ζ^{(1)}$。通过假设稳态条件和考虑Sonine多项式展开中的主导项，得到了扩散输运系数、剪切粘度系数和量$T_i^{(1)}$和$ζ^{(1)}$的显式形式。上述输运系数以恢复系数、浓度以及混合物组分的质量和直径的形式给出。结果适用于原则上为任意程度的非弹性，并不限于特定值的浓度，质量和/或尺寸比。作为这些结果的一个简单的应用，违反的Onsager互惠关系的约束颗粒混合物量化的参数空间的问题。
2021-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quasi-crystalline order in vibrated granular matter
本文首次在毫米尺度的宏观球形颗粒振动无热系统中，观察到从类液体无序相自发组装成8重对称准晶体的现象，为非原子系统准晶研究及平衡与非平衡统计物理关联提供新依据。
2024-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unsteady flows and inhomogeneous packing in damp granular heap flows
实验研究了在准二维颗粒堆中加入少量水时，单分散玻璃微球从稳定流到非稳定流的转变。当含水量较低时，颗粒沿料堆两侧均匀流动，但随着含水量的增加，颗粒流动出现不稳定。非稳定流模式包括一个非沉积的下坡雪崩和上坡传播颗粒跳跃。当边坡由于水致粘聚力而超过临界角时，发生从稳定流到非稳定流的转变。在非恒定流条件下，堆积体由松散堆积层和密实堆积层组成，其形成与非恒定流动力学密切相关。
2018-06-12 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
Numerical simulation of 2D steady granular flows in rotating drum: On surface flows rheology
采用{ \em Non Smooth Contact Dynamics}模拟方法研究了旋转滚筒中无粘性圆柱体二维稳态表面流的流变特性。在表面流动层长度的中点处测量了体积分数、平移速度和角速度、均方根速度、应变率和应力张量的分布，其中流动通常被认为是稳定和均匀的。对这些数据及其相互关系的分析表明，局部惯性数--定义为局部惯性力和局部约束力之间的比值--是描述从填料的准静态部分过渡到堆表面流动部分的相关无量纲参数。的应力张量的分量的变化，以及作为惯性数的函数的均方根速度的分析内的准静态和流动相。他们的影响进行了讨论。
2005-06-30 cond-mat.soft
Measurement of surface deformation and cohesion of a granular pile under the effect of centrifugal force
研制了一套测量离心颗粒堆自由面变形的实验装置。通过水平旋转一个顶点位于垂直旋转轴上的准二维颗粒堆，重力和离心力的合力产生颗粒堆的变形。在这种设置中，离心力取决于与旋转轴的距离，而重力在任何地方都是恒定的。因此，自由表面变形的各种离心程度可以系统地检查使用该装置。在该系统中，由摄像机和计算机组成的小单元与颗粒样品一起旋转，以记录旋转引起的变形。为了验证该系统的有效性，首先对旋转水面的变形进行了测量和分析。所得数据可用理论抛物线解释，不需要任何拟合参数。接下来，我们使用所开发的装置测量非粘性和粘性颗粒桩的变形。两个散体样品均表现出明显的散体堆积变形，并最终在侧壁上形成陡峭的散体斜坡。然而，变形过程的细节取决于凝聚强度。为了定量描述这种差异，根据试验结果分析了有效强度的粘聚力和颗粒局部斜率变化。
2021-05-09 cond-mat.soft
Dynamic properties in a collisional model of a confined quasi-two-dimensional granular fluid driven by a stochastic bath with friction
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）
研究中等密度下受限准二维颗粒流体动态特性，扩展含间隙气体影响的$\Delta$模型，用查普曼 - 恩斯科格方法推导输运系数等，通过DSMC验证理论预测，揭示外部驱动对输运系数影响及稳态稳定性。
2026-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous rigidity transition associated with shear jamming in granular simulations
我们调查的刚性过渡与剪切堵塞在无摩擦，以及摩擦，磁盘填料在准静态制度和低剪切速率。对于无摩擦圆盘，在准静态剪切作用下的过渡是不连续的，在阻塞过渡处瞬时出现一个跨越刚性团簇的系统。对于摩擦系统，过渡似乎连续有限的剪切速率，但变得尖锐的较低的剪切速率。在准静态极限，它是不连续的，在无摩擦的情况下。因此，我们的研究结果表明，与剪切堵塞的刚性过渡是不连续的，在过去的各向同性堵塞的无摩擦颗粒，因此，在一般的堵塞过渡的统一功能证明。
2023-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coupling Heterarchical Granular Dynamics and Computational Fluid Dynamics
提出一种异质颗粒-流体动力学模型，通过惯性力驱动颗粒速度和流固动量交换，高效模拟流体中颗粒尺寸分离。
2026-06-23 cond-mat.soft
Méthodes quasi-statiques pour la simulation numérique discrète des assemblages granulaires
有用的定义和属性有关的静态颗粒填料，其中的接触网络是能够支持外部施加的力，并保持平衡的变化负载，进行审查和讨论。它解释了如何计算力的变化和位移，而不引入惯性或任何时间相关的力。
2010-11-10 cond-mat.soft
Influences des paramètres micromécaniques dans la simulation numérique discrète des matériaux granulaires : assemblage, déformation quasi-statique, écoulements
我们回顾了细观力学参数对颗粒材料宏观力学行为的影响，在准静态条件下和在稠密流中，用离散元方法进行了数值模拟。我们特别坚持适当定义的无量纲数的作用，倾向于提供一个相当普遍有效的流变制度的分类。
2010-11-04 cond-mat.soft
Effects of Friction and Disorder on the Quasi-Static Response of Granular Solids to a Localized Force
对局部力的响应为颗粒固体中不同的应力传递模型提供了灵敏的测试。工程师传统上使用的弹塑性模型受到了理论和实验结果的挑战，这些结果表明应力的波动（双曲线）传播，而不是静态弹性的椭圆方程。数值模拟的二维颗粒系统受到本地化的外力的性质，研究在这些系统中的应力传递作为施加的力的大小，摩擦参数和无序（多分散性）的函数。结果表明，在大型系统（通常认为由工程师），响应是接近各向同性弹性预测，而小系统的响应（或当足够大的力施加）是强烈的各向异性。在后一种情况下，所施加的力引起接触网络的变化，并伴随着摩擦滑动。静摩擦的静摩擦系数越大，响应为弹性的力的范围越宽，各向异性越小。增加多分散性的程度（对于所研究的范围，高达25%）减小弹性响应的范围。这篇文章是以前发表的一封信的延伸[1]。
2007-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistics of a granular cluster ensemble at a liquid-solid-like phase transition
通过模块度优化构建颗粒网络，研究垂直振动准二维颗粒系统液-固相变附近的团簇统计，发现团簇大小分布呈尺度不变性，寿命随大小单调增长，为理解非平衡相变介观结构提供方法。
2023-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quasi-static incremental behavior of granular materials: elastic-plastic coupling and micro-scale dissipation
本文讨论了弹塑性建模的一个常见假设：可恢复的弹性应变增量不受伴随加载的弹性模量变化的影响。这种假设被发现是错误的颗粒材料，离散元（DEM）模拟表明，颗粒材料耦合材料在微观和宏观尺度。在宏观尺度上的弹塑性耦合被放置在Tomasz Hueckel和Hans Ziegler的热力学框架的上下文中，其中弹性模量在加载过程中被不可逆过程改变。这种复杂的行为是探索多方向加载探头，遵循初始单调加载。在研究中使用了先进的DEM模型，非凸非球形颗粒和两种不同的接触模型：传统的线性摩擦模型和精确实现的赫兹类Cattaneo-Mindlin模型。在研究中使用了直线真三轴探头（即，无直接剪切应变），具有$2\times 10^{-6}$的微小应变增量。在微观尺度上，在小增量的加载和负载反转过程中监测接触运动，结果表明，这些运动不会被逆转的应变方向的逆转，和一些接触，在加载增量期间滑动继续在反转期间滑动。探针表明，应变增量的耦合部分，可恢复（弹性）增量和其可逆部分之间的差异，必须考虑分区应变增量弹性和塑性部分时。不可逆（和塑性）应变和接触滑移和摩擦耗散的小增量发生在所有方向的负载，和弹性域，如果它存在的话，是小于模拟中使用的应变增量。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Applications of the kinetic theory for a model of a confined quasi-two dimensional granular mixture: Stability analysis and thermal diffusion segregation
本文针对受限准二维颗粒混合物的Boltzmann动理学理论，开展均匀稳态线性稳定性分析并推导热重力分凝判据，发现其流体模长波稳定，结果与传统非弹性硬球模型存在差异。
2024-03-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Swarming and swirling in self-propelled polar granular rods
利用各向异性振动棒的实验和准二维数值模拟，我们表明，形状起着重要的作用，在自推进（SP）粒子的集体动力学。我们表明，SP棒表现出局部有序，聚集在侧壁，和集群在圆形SP颗粒缺席。此外，我们发现，在足够强的激发SP棒从事持续的旋涡运动中的速度是强烈相关的粒子取向。
2007-10-26 cond-mat.other cond-mat.soft
Unification of Aeolian and Fluvial Sediment Transport Rate from Granular Physics
沉积物沿沉积物表面的地球物理输运的一个物理上最不了解的特征是众所周知的实验观察，即沉积物输运速率$Q$线性地依赖于在空气中施加到表面上的流体剪切应力$τ$，但非线性地依赖于在水中的$τ$。使用广泛的驱动条件下的运输模拟，我们表明，缩放依赖于运输粒子的动能波动能量耗散的方式：通过主要是流体阻力和准静态接触（线性）与流体阻力和准静态和碰撞接触（非线性）。我们利用这一发现，推导出的标度律（渐近$Q\simτ^2$）在水和空气流中的测量同时协议。
2020-03-10 cond-mat.soft physics.ao-ph 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
Spontaneous spirals in vibrated granular chains
我们提出了实验测量的自发形成紧凑的螺旋结构的垂直振动颗粒链。在弱振动条件下，当链是准二维的自回避链时，螺旋结构从一般的初始构型出现。我们比较了螺旋与理想紧螺旋的几何特性。在全球范围内，螺旋经历了一个缓慢的旋转，使自己保持缠绕，而在内部，快速振动模式被激发沿骨干与横向振荡占主导地位的纵向。螺旋在相空间中的体积非常小，因此，它们的形成表明了非平衡动力学如何导致相空间的非均匀采样。
2002-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective two-dimensional model for granular matter with phase separation
颗粒系统限制在垂直振动浅水平盒（准二维几何形状）提出了一个液体到固体的相变时，频率的周期性强迫增加。提出了一个有效的模型，其中晶粒运动和碰撞的二维，再现上述相变。关键的因素是，除了二维自由度，每个颗粒都有一个额外的变量$ε$，它说明了在真正的准二维运动中的垂直运动中存储的动能。该能量在自由飞行期间单调增长，模仿通过与振动壁碰撞而获得的能量，并且在碰撞时，该能量瞬时转移到水平自由度。结果，$ε$和动力学温度的平均值是局部密度的递减函数，从而产生可呈现范德华环的有效压力。动力学理论方法预测的条件，必须满足的能量增长函数，以获得相分离，这是验证与分子动力学模拟。值得注意的是，考虑速度-飞行时间相关性计算的有效状态方程和临界点与忽略这些相关性的简单动力学理论计算所得结果仅略有不同。
2018-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Measurement of higher-order stress-strain effects in granular materials undergoing non-uniform deformation
离散元（DEM）模拟表明，粒状材料是非简单的，这意味着增量刚度的粒状组件取决于应变增量的梯度以及应变增量本身。在准静态模拟中，二维颗粒集合体的刚性时，施加的变形是不均匀的比均匀变形。颗粒之间的接触被建模为没有接触力矩的线性摩擦接触。结果被解释的上下文中的高阶微极性连续，它承认的可能性，高阶应力和偶应力。虽然行为是不简单的，没有证据表明，一对应力或相关的刚度。实验结果始终适用于三种颗粒形状（圆形，椭圆形，和非凸簇形状），三种尺寸（范围从250到4000个颗粒）的组件，并在峰前和峰后应变。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Caging dynamics in a granular fluid
我们报告了一个实验研究的笼状运动在均匀加热的颗粒流体，为广泛的填充分数，$ϕ$。在低$ϕ$下，观察到流体的经典扩散行为。然而，随着$ϕ$的增加，临时笼的发展和颗粒变得越来越多地被其邻居捕获。我们统计分析粒子轨迹，并观察到一些强大的功能，通常与致密的分子液体和胶体。即使我们的单分散和准二维系统是已知的，不表现出玻璃化转变，我们仍然观察到许多前体通常与玻璃态动力学。我们推测，这是由于在我们的情况下，由结晶的存在下提供的结构逮捕的过程。
2006-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Low-frequency oscillations in narrow vibrated granular systems
我们提出了模拟和理论处理的垂直振动粒状介质。所考虑的系统被限制在狭窄的准二维和准一维（列）的几何形状，其中容器的垂直延伸是远远大于两个水平长度。柱设置中存在的附加几何约束阻碍了通常在较宽几何形状中观察到的对流状态。这使得有可能研究集体振荡的颗粒的特征频率是远远低于能量注入的频率。这些振荡的频率和振幅的能量输入参数和容器的大小的函数进行了研究。我们观察到，在准二维设置，低频振荡存在，即使在对流制度。这表明它们可能在从密度反转状态到对流的转变中起重要作用。还提出了两种模型;第一种方法是基于柯西方程，能够高精度地预测粒子集体运动的频率。该第一原理模型需要单个输入参数，即系统的质心。该模型表明，低频模式存在的一个充分条件是一个倒置的密度分布与不同的低密度和高密度区域，一个条件，也可以适用于其他系统。第二个更简单的模型只是假设一个谐振子一样的行为，并使用热力学参数，也能够重现所观察到的频率与高精度。
2013-10-07 cond-mat.soft nlin.AO physics.flu-dyn
