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
Critical Scaling of Bagnold Rheology at the Jamming Transition of Frictionless Two Dimensional Disks
我们进行恒定体积模拟的稳态，剪切驱动，在一个简单的模型中的双分散，软核，无摩擦磁盘在两个维度的流变学，使用的耗散法，引起Bagnoldian流变学。我们进行了详细的临界尺度分析，我们得到的压力$p$和剪切应力$σ$的数据，以确定临界指数$β$，它描述了代数分歧的Bagnold传输系数，从下面的堵塞过渡。我们表明，这是必要的，在这项工作中考虑的应变率，考虑领先的校正标度项，以实现我们的数据的自洽分析。我们得到的值$β\approx 5.0\pm 0.4$明显大于Otsuki和Hayakawa的理论预测，并且与Peyneau和Roux的早期数值结果以及DeGiuli等人的最近理论预测一致。我们还考虑了宏观摩擦$μ\equiv σ/p$，并且同样发现与Peyneau和Roux一致的结果。我们的结果证实了Bagnoldian系统中剪切驱动的阻塞跃迁可以用临界标度理论很好地描述（如以前发现的牛顿系统），我们与这个标度理论的现象学组成的法律，摩擦力。
2016-07-14 cond-mat.dis-nn 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 influence of surface roughness on the rheology of immersed and dry frictional spheres
施加压力的流变仪是用来检查的影响，表面粗糙度的流变性的浸没和干燥的摩擦球在密集的制度。准静态有效摩擦系数的值是不显着的颗粒粗糙度的影响，而堵塞的临界体积分数随粗糙度的增加而降低。这些值被发现是类似的浸没和干燥的条件。通过最大体积分数重新标度体积分数导致主曲线上的流变数据崩溃。渐近行为检查接近干扰过渡。
2019-04-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Local Rheology Relation with Variable Yield Stress Ratio across Dry, Wet, Dense, and Dilute Granular Flows
干、湿、稠密和稀颗粒流以前被认为是根本不同的，因此用不同的、在许多情况下不相容的流变学来描述。我们对颗粒流进行了广泛的模拟，包括潮湿和干燥条件、各种几何形状和驱动机制（边界驱动、流体驱动和重力驱动），其中许多是标准流变模型无法捕获的。对于所有的模拟条件，除了流体驱动和重力驱动的流动接近流动阈值，我们发现，摩尔-库仑摩擦系数$μ$标度的平方根的局部Péclet数$\mathrm{Pe}$的颗粒直径超过颗粒的平均自由程。随着减少$\mathrm{Pe}$和颗粒温度梯度$M$，这种一般标度打破，导致具有由$M$表征的可变屈服应力比的屈服条件。
2019-07-19 cond-mat.soft physics.geo-ph
Rheology of weakly wetted granular materials - a comparison of experimental and numerical data
剪切单元模拟和弱润湿颗粒（几个体积百分比的液体粘合剂）的实验进行了比较，目的是了解他们的流动流变学。应用实例是由砂和液体粘结材料制成的射芯金属铸造用型芯。实验是用库埃特式旋转粘度计进行的。弱润湿颗粒材料由石英砂和少量牛顿液体组成。为了比较，干砂的实验也进行了修改配置的粘度计。数值模型涉及球形，单分散颗粒与接触力和一个简单的液桥模型的两个颗粒之间的个别毛细桥。不同的液体含量和性质导致不同的流动流变学时，测量剪切应力-应变关系。在弱润湿颗粒材料的实验中，对于所有剪切速率，表观剪切粘度$η_g$与惯性数$I$成反比。相反，在干燥的情况下，在$I$中观察到中等剪切速率下的中间结垢制度成反比二次。在模拟中，这两个缩放制度被发现为干和湿颗粒材料以及。
2014-09-12 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
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
Scaling properties of granular rheology near the jamming transition
研究了由无摩擦球体组成的致密颗粒材料的流变特性。结果表明，在堵塞转变点附近，剪切应力、压力和动力学温度都服从临界标度关系，该临界点被认为是一个临界点。这些标度律有一些特殊的性质，鉴于传统的临界现象，因为指数依赖于粒子间的力模型，使他们不是普遍的。它也被发现，这些标度律意味着描述增长的相关长度的指数之间的关系。
2008-11-02 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
Dry granular flows: rheological measurements of the $μ(I)$-Rheology
针对颗粒材料剪切局部化、剪胀特性导致常规流变测量难的问题，本研究采用改进的环形剪切池开展非常规流变测量研究致密颗粒流，并将结果与$μ(I)$流变学对比，旨在建立用流变工具表征颗粒材料的方法。
2015-05-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scaling description of frictionless dense suspensions under inhomogeneous flow
针对传统μ(J)框架不适用于非均匀流动的局限，本文通过无摩擦稠密悬浮液粒子模拟引入速度涨落无量纲数，建立统一标度本构关系，仅由驱动力即可预测稳态速度、应力和体积分数场。
2023-08-16 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
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
Shear jamming and shear melting in mechanically trained frictionless particles
我们调查的临界附近的堵塞过渡在静态系统和剪切下考虑的影响，机械训练的堵塞过渡和非线性流变学。我们模拟无摩擦软粒子进行无热准静态剪切使用初始配置训练与无热准静态循环体积变形。初始配置$φ_{\rm J0}$的干扰转换密度通过调整机械训练的“深度”而系统地改变。我们施加一个稳定的剪切这些配置，并观察剪切堵塞（由于剪切刚度的增益）或剪切熔化（由于剪切刚度的损失），这取决于训练的深度和接近堵塞过渡密度。我们还观察到，特征应变，在剪切堵塞或熔化发生，发散在一个独特的密度$φ_{\rm JS}$。这是由于在剪切作用下，阻塞转变密度从$φ_{\rm J0}$转变为$φ_{\rm JS}$，这与初始构型的记忆丧失有关。最后，我们彻底调查非线性流变学附近的干扰过渡密度，和以前的工作相反，我们发现一个非线性的“软化”发生在下面，以及上面的干扰过渡密度。
2020-03-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
From Frictional to Viscous Behavior: Three Dimensional Imaging and Rheology of Gravitational Suspensions
我们探测三维流动结构和流变学的重力（非密度匹配）悬浮液的驱动率范围内的分裂底部的几何形状。我们建立了足够慢的流量，悬浮液的流动，如果它是一个干燥的颗粒介质，并确认最近的理论建模的分裂底部流的流变学。对于更快的驱动，流动行为被证明是一致的流变行为预测最近开发的“惯性数方法悬浮液流。
2010-12-11 cond-mat.soft
Rheology of nearly ideal 3d foams
我们通过一个窄柱来探测近乎理想的三维泡沫的复杂流变性。我们研究的泡沫具有大的气泡尺寸，以最大限度地减少粗化的影响，并且非常干燥。这种类型的泡沫不能通过常规的流变仪进行研究。泡沫向上流过具有4：1横截面纵横比的垂直矩形柱，通过使气体鼓泡通过在我们的装置底部的sodium溶液。在柱的窄表面处是粘性边界，由于零速度边界条件，粘性边界产生剪切。如所预期的，相邻的光滑宽面之间的流动轮廓是平坦的，然而，窄的粘性面之间的轮廓呈现出取决于气体流速的曲线速度轮廓。我们能够从一个三维体系统分析一个二维速度分布。我们采用粒子图像测速技术测量应变率，并计算沿通道的压降的应力，研究在流动泡沫的局部应力应变关系。我们发现这些干泡沫具有0.21的Hershel-Bulkley指数，这比文献中显示的更湿泡沫的其他结果显著更低（更多剪切稀化）。
2014-04-10 cond-mat.soft
Dense granular rheology from fluctuations
Stanford University（斯坦福大学）
本文通过分析颗粒温度方程和直接数值模拟，提出了一种统一框架来描述密实颗粒流动，并解释了模型非普遍性的原因。
2026-10-20 cond-mat.soft
Diverging viscosity and soft granular rheology in non-Brownian suspensions
我们使用大规模的计算机模拟和有限尺寸标度分析来研究无摩擦非布朗粒子的稠密三维悬浮液在堵塞过渡附近的剪切流变学。我们进行模拟软排斥粒子在恒定的剪切速率，恒定的压力，和有限的系统尺寸，并仔细研究大系统尺寸和无限硬粒子排斥的渐近极限。将先前的分析扩展了两个数量级，我们首先研究了硬颗粒极限下剪切粘性的渐近行为。我们确认其渐近幂律发散的干扰过渡，但表明，精确确定的临界密度和临界指数是困难的，由于粘度的“多尺度”行为。此外，有限尺寸标度分析表明，这种分歧是伴随着一个不断增长的相关长度尺度，这也分歧代数。然后，我们研究了软排斥的效果，并提出了一个自然延伸的标准颗粒流变学，以考虑柔软度的影响，我们从模拟验证。接近堵塞过渡，这种“软颗粒流变学”提供了一个详细的描述软颗粒的非线性流变学，这不同于早期的经验缩放形式。
2015-04-03 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
Rheology of dense granular flows for elongated particles
本文用三维数值模拟方法研究了无摩擦球柱中稠密颗粒流的流变特性。在球形颗粒的情况下，有效摩擦$μ$是惯性数$I$的增函数，我们系统地研究了$μ$对颗粒纵横比$Q$，以及法向应力差，体积分数和配位数的依赖性。特别地，我们表明准静摩擦系数与$Q$是非单调的：从球形情况$Q=1$，它首先急剧增加，在$Q \simeq 1.05$附近达到最大值，然后缓慢减小，回到$Q \simeq 2$的初始值。我们提供了一个微观的解释，这种意想不到的行为，通过分析周围的颗粒的耗散接触的分布：相比球体，稍微细长的颗粒增强其中央圆柱形带的接触，而在较大的纵横比颗粒往往对齐和耗散的优先接触在其半球形帽。
2017-10-18 cond-mat.soft
Constitutive Relations of Jammed Frictionless Granular Materials under Oscillatory Shear
本文采用离散元方法，数值研究了无摩擦堵塞颗粒材料在振荡剪切作用下的流变特性。结果表明，颗粒的剪应力和剪应变之间的本构关系强烈地依赖于振荡剪切的振幅和频率。对于小振幅区域，颗粒材料表现为Kelvin-Voigt模型表征的粘弹性材料，而对于大振幅区域，颗粒材料表现为屈服应力液体。我们发现，在大振幅振荡剪切作用下，颗粒的流变行为可以用唯象的本构模型来描述。
2013-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Investigating the relation between elastic and relaxation properties of dry, frictional granular media during shear deformation
本研究通过离散元模拟揭示干摩擦颗粒介质在剪切变形中弹性刚度持续存在且部分退化，应力弛豫呈压缩指数，并指出其流变行为存在依赖损伤的粘弹塑性向粘性转变的复杂机制。
2025-02-24 cond-mat.soft
Jamming, Yielding and Rheology of Weakly Vibrated Granular Media
我们建立了干颗粒介质的流变曲线是非单调的，无论是在存在和不存在外部机械搅拌。在存在弱振动的情况下，非单调流动曲线决定了缓慢但稳定的惯性流动与快速惯性流动之间的滞后过渡。在没有振动的情况下，非单调的流动曲线控制着颗粒介质的屈服行为。最后，我们表明，非单调的流动曲线，可以看到在至少两个不同的流动几何形状和几个颗粒材料。
2011-07-17 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
Rheology of a sonofluidized granular packing
我们报告的实验测量下的振动产生的声音注入弱的水平的干燥颗粒材料的流变学。首先，我们测量施加在大量移动的金属丝上的拖曳力。我们发现，当驱动振动能量增加时，有效流变学急剧变化：从非线性动态摩擦行为-随速度弱增加-线性力-速度制度。我们提出了一个简单的启发式模型来解释在有限的振动强度和线性力-速度行为的发病应力动态阈值的消失。其次，我们测量了拖曳速度、振动能量和直径变化时球形入侵者所受的拖曳力。我们证明了一个所谓的“几何硬化”效应较小尺寸的入侵者和对数硬化效应的速度依赖性。我们表明，这最后的效果是只有弱依赖于振动强度。
2009-11-06 cond-mat.soft
Flow regime transitions in dense non-Brownian suspensions: rheology, microstructural characterisation and constitutive modelling
采用离散元方法模拟了考虑颗粒接触和流体动力润滑的稠密非布朗悬浮液的剪切流动。由此产生的流态被映射在固体体积分数，剪切速率，流体粘度和颗粒刚度的参数空间中。在临界体积分数$ϕ_c$以下，流变学由Stokes数控制，Stokes数区分粘性和惯性流动状态。高于$ϕ_c$，低和中等剪切速率下存在准静态区域。在非常高的剪切速率下，失去了对$ϕ$的依赖性，并探索了软颗粒流变学。流变状态之间的过渡与润滑对悬浮应力的贡献有关。微观现象的转变，如粒子间的力分布，织物和相关长度被发现对应于那些在宏观流动。受整体流变学的启发，提出了一种本构模型，该模型将粘性压力项与Chialvo，Sun和Sundaresan提出的干颗粒模型相结合[Phys.Rev.E.2004]。\textbf{85}，021305（2012）]。该模型成功地捕捉流态过渡。
2014-12-11 cond-mat.soft
Duality in Shearing Rheology Near the Athermal Jamming Transition
我们考虑了软核无摩擦圆盘在非热干扰跃迁附近的二维流变学。从双分散，过阻尼，粒子的数值模拟，我们认为，低于干扰的粘度的发散特性的硬核限制，独立于特定的软核相互作用。我们开发了一个从软核到硬核粒子的映射，恢复了早期尺度分析中发现的所有关键行为。使用这个映射，我们推导出一个对偶关系，给出了指数的非线性赫歇尔-Bulkley流变学以上堵塞的发散粘度以下堵塞的指数。
2012-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of Granular Rafts
本文实验研究了简单剪切下颗粒筏的流变行为，发现其剪切应力关系类似Bingham流体且黏度随表面分数发散，并通过速度场测量揭示了壁面附近流动区与中部准静态区共存的非局部流变特征，用扩展动力学理论描述了速度剖面演化。
2022-12-07 cond-mat.soft
Towards a general(ized) shear thickening rheology of wet granular materials under small pressure
本文采用离散元法在裂底环形剪切室内研究了干、湿颗粒材料在稳态准静态条件下的流变特性，重点研究了宏观摩擦力。我们的研究目的是了解在剪切带中，系统处于临界状态的各个位置处的整体流的局部流变性。一般（化）流变学具有四个无量纲控制参数，其涉及五种重要现象的时间尺度，即，分别与围压$t_p$、剪切速率$t_{\dotγ}$、颗粒刚度$t_k$、重力$t_g$和内聚力$t_c$相关的时间尺度。我们表明，这些现象共同有助于流变学乘法校正功能。虽然$t_{\dotγ}$很大，因此对大多数研究数据不太重要，但它会增加临界状态下的流动摩擦，其中剪切梯度很高。$t_g$和$t_k$与本体中的$t_p$相当，但在自由表面的极端和本体内部深处分别相对于$t_p$或多或少占优势。我们还测量了强湿内聚力对流动流变学的影响，如通过降低$t_c$来量化的。此外，所提出的流变模型预测以及剪切变稀行为在本体和自由表面附近的剪切变稀发展到剪切增稠的自由表面附近的内聚力增加。
2016-09-10 cond-mat.soft
2D granular flows with the $μ(I)$ rheology and side walls friction: a well balanced multilayer discretization
本文提出了用$μ(I)$流变学方法对封闭通道中颗粒流进行数值模拟的方法。贡献是双重的：（i）通过渐近分析用$μ(I)$流变学近似纳维-斯托克斯方程的模型。在一维流动的假设下，该模型考虑了侧壁摩擦;（ii）遵循Fernán-Nieto等人（J. Fluid Mech.，vol. 798，2016，pp. 643-681）。在这个新的数值方案中，我们提出了一个适当的治疗的流变条款，通过流体静力学重建，使该计划得到很好的平衡，因此处理干燥地区。基于学术测试，我们首先评估的影响，由于多层的方法，本质上是能够描述的变化，从Bagnold的S形（反之亦然）的速度剖面的正常配置文件的通道的宽度。我们还检查了所提出的数值格式的平衡性。我们发现，使用单层模型近似侧壁摩擦可能会导致强烈的错误。其次，我们比较了数值计算结果与颗粒坍塌的实验数据。我们表明，建议的计划，使我们能够定性地再现存款的情况下，刚性床（即。e.干燥区域），并且如果该层不够薄，则由小的材料层代替干燥区域所产生的误差可能很大。所提出的模型也能够再现的自由表面和流动/无流界面的时间演化。此外，它再现了最初静止的材料躺在床上的颗粒流的侵蚀效果。这在使用可变摩擦系数$μ(I)$而不是恒定摩擦系数时是可能的。
2017-07-05 cond-mat.soft physics.comp-ph
Rheology of sediment transported by a laminar flow
了解流体驱动的沉积物输运动力学仍然具有挑战性，因为它是颗粒物质和流体流动之间的中间区域。Boyer \textit{et al.} \citep{Boyer2011}提出了一个统一的稠密干颗粒和粘性悬浮液流的局部流变学，但它已被验证，只有在一个封闭的系统中的中性浮力颗粒。在这里，我们概括了博耶\textit{et al.} \citep{Boyer2011}模型占的颗粒的重量，通过增加一个压力$P_0$，并测试该模型的能力来描述泥沙输运在一个理想化的实验室河流。我们从上方对一床沉降的塑料颗粒进行层流剪切流动，并使用折射率匹配来跟踪颗粒的运动并确定局部流变学-从流体-颗粒界面到颗粒床的深处。所有实验的数据在$10^{-5} \leq I_v \leq 1$的范围内作为粘性数$I_v$的函数而塌陷到摩擦$μ$的单一曲线上，从而验证了局部流变学模型。但是，对于$I_v < 10^{-5}$，数据不会折叠。颗粒没有像预期的那样经历与$μ\rightarrow μ_s$的堵塞转变，而是转变到蠕动状态，在该状态下，我们观察到摩擦系数$μ\leq μ_s$随着$I_v$减小而连续衰减。这种蠕变制度的流变学不能描述的本地模型，需要更多的工作，以确定是否可以修改一个非本地的流变学模型，以考虑我们的研究结果。
2015-09-28 cond-mat.soft
Non-monotonic constitutive curves and shear banding in dry and wet granular flows
本研究通过粒子模拟揭示干湿颗粒流在固定压力和体积下的非单调本构曲线，并关联剪切带状化现象，预测了无临界载荷摩擦下的不连续剪切增稠。
2025-01-21 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-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
Adhesive Loose Packings of Small Particles
我们探讨粘性松散包装干燥的小球形颗粒的微米尺寸使用三维离散元模拟与粘合剂接触力学。一个无量纲的粘附参数（$Ad$）成功地结合了颗粒速度，尺寸和粘附功的影响，确定了一个通用的制度，胶粘剂包装$Ad>1$。在这个政权的填料的结构特性很好地描述了一个合奏方法的基础上的粗粒度的体积函数，包括散装和接触球之间的相关性。我们的理论和数值计算结果预测：（一）状态方程的粘性松散包装，出现作为一个连续的无摩擦随机紧密包装（RCP）点的堵塞相图;（二）存在一个最大的松散包装点的配位数$Z=2$和包装分数$ϕ=1/2^{3}$。我们的研究结果强调，粘附导致一个普遍的包装制度在包装分数远小于随机松散包装，这可以在一个统计力学框架内描述。我们提出了一个一般的相图堵塞的物质，包括摩擦，摩擦，粘合剂以及非球形颗粒，提供了一个分类的包装方面的延续，从球形无摩擦RCP。
2014-10-08 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
Orientational arrest in dense suspensions of elliptical particles under oscillatory shear flows
本文通过数值模拟研究了长径比为3的椭圆形颗粒稠密悬浮液在振荡剪切流和外加压力作用下的流变响应。对于各向同性颗粒一样，我们发现，振荡剪切流尊重Cox-Merz规则在大的振荡应变，但在低应变不同，具有较低的粘度比稳定的剪切和较高的剪切堵塞包装分数。然而，与各向同性情况（即，圆盘和球体），无摩擦椭圆在小的振荡应变下动态地停止在它们的初始取向配置中。我们说明了这一点，从两个不同的配置与不同的序参量和粒子的平均取向。令人惊讶的是，在无摩擦的情况下的整体取向是解耦的流变学响应接近堵塞，和流变学仅控制的平均数量的接触和振荡应变。然而，具有较大的振荡应变或增加摩擦确实有助于系统逃离这些取向被捕状态，这些取向被捕状态在低应变下演化为与初始配置无关的无序状态，在大应变下演化为有序状态。
2021-09-29 cond-mat.soft
Confined flow of suspensions modeled by a frictional rheology
本文基于Boyer等人最近提出的摩擦流变学理论，详细研究了中性浮力非布朗悬浮液的受限压力驱动的层流问题，2011.摩擦系数和固体体积分数是无量纲粘性数I的函数，粘性数I定义为流体剪切应力与颗粒法向应力之比。我们澄清的贡献的接触和流体动力学相互作用之间的摩擦系数的演变稀和密制度减少唯象本构描述的三个物理参数。我们还建议将这一本构律从流动状态扩展到完全堵塞状态。给出了槽道和管道中充分发展流动的摩擦悬浮流变学解析解。在适当重新定义无量纲数I后，其结果可以转置到干颗粒流。的预测是在良好的协议与现有的实验结果，当使用的本构参数的值获得独立的应力控制流变测量。特别是，摩擦流变学正确地预测了从Poilluille到活塞流的转变以及伴随的颗粒迁移与入口固体体积分数的增加。我们数值求解了从通道/管道的入口到完全发展状态的流动的轴向发展。现有的实验数据与我们的预测吻合得很好。通过求解悬浮液的轴向流动，可以定量地估计悬浮液在管道中的入口长度效应。发展长度的解析表达式封装在整个范围内的流动条件从稀到密的数值解。
2014-09-19 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
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
A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials
本文推广了无摩擦颗粒材料流变学的一个新理论[K. Suzuki和H. Hayakawa，Phys. Rev. Lett. 2015，115，098001]的情况下，摩擦盘在两个维度上。采用分子动力学模拟的摩擦接触模型，从广义Green-Kubo公式出发，推导出剪切应力、颗粒温度和自旋温度的差分方程，其中所有项均由微观表达式给出.差分方程的数值解不仅描述了流动曲线，而且再现了剪切应力的滞后，这可以是摩擦盘的不连续剪切增厚的签名。
2017-03-07 cond-mat.soft
Jamming of Frictional Particles: a Non-equilibrium First Order Phase Transition
基于模拟结果和非平衡一阶相变的唯象Landau理论，提出了二维干颗粒剪切流动的相图。我们的方法包括摩擦以及无摩擦粒子。摩擦相图的最重要特征是在有限应力下的重入流动和临界堵塞点。在无摩擦极限下，重入区消失，堵塞过渡是连续的，临界点为零应力。从该模型导出的干扰相图与Bi等人（Nature（2011））的实验一致，并汇集了先前相互矛盾的数值结果。
2014-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Relaxation times, rheology, and finite size effects
我们进行过阻尼模拟在一个简单的模型的干扰-一个集合的双分散的软核无摩擦的磁盘在两个维度上-的目的是探索不同的数量的有限大小的依赖性，无论是弛豫时间从松弛的能量和压力等效的剪切粘度。该论文的动机是观察[Nishikawa等人，J. Stat. Phys，182，37（2021）]，在弛豫时间$τ$中存在有限尺寸效应，这在临界发散的确定中给出了问题，并且声称这是由于有限尺寸依赖性$τ\sim\ln N$，这使得$τ$成为不明确的量。除了分析以确定整个系统的弛豫时间之外，我们还确定粒子弛豫时间，这使我们能够确定粒子弛豫时间的直方图和平均粒子弛豫时间-这两个量对于分析非常有用。松弛模拟的起始配置是两种不同的类型：完全随机的或从稳定的剪切模拟，我们发现，这两种情况之间的差异比以前注意到的更大，并且从随机配置开始时获得的临界发散的确定中观察到的问题不存在，而不是从剪切配置开始松弛。我们还认为，导致$\ln N$依赖的影响并不像断言的那样有问题。当它涉及到有限尺寸的依赖性的压力等效的剪切粘度，我们发现，我们的数据不支持所声称的强大的有限尺寸的依赖性，而且它是在与人们通常期望的系统与发散的相关长度，这需要一个新的理解的现象的剪切驱动的干扰。
2021-12-02 cond-mat.soft
Vane rheology of a fiber-reinforced granular material
本研究采用叶片几何结构探究柔性纤维对屈服应力以上颗粒-纤维混合物流动行为的影响，发现有效摩擦系数随纤维体积分数线性增长、随纤维长径比指数增长，为相关流动特性研究提供了新基础见解。
2025-06-13 cond-mat.soft
Non-Local Particle Flows Become Local When Considering Dissipative Stress
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Lund University（隆德大学）
研究通过粒子解析模拟揭示非局部流变模型的起源，发现耗散应力和几何混合长度可恢复局部流变律并抑制亚屈服行为。
2026-05-07 cond-mat.soft
Shear thickening of suspensions of dimeric particles
本文采用数值模拟的方法研究了摩擦二聚体悬浮液的剪切增稠。我报告的剪切增稠的主要参数的演变，如堵塞体积分数在未加厚和加厚分支的流动曲线，作为二聚体的纵横比的函数。探索的纵横比范围从$1$（球体）到$2$（由两个接吻球体组成的二聚体）。我发现一个流变学定性类似于一个悬浮液的领域，除了第一法向应力差$N_1$，我系统地发现负的小非球面。我还调查了流动下的颗粒的取向顺序。总体而言，我发现，二聚体颗粒的稠密悬浮液具有许多功能，与干燥的粒状系统的剪切下的细长颗粒，特别是在大的施加应力的摩擦状态。对于在小应力的无摩擦状态，我发现，悬浮液堵塞在较低的体积分数比干系统，这种差异随着纵横比的增加而增加。此外，在这种状态下，我发现一个迄今为止未观察到的二聚体沿涡度方向对齐，而不是通常观察到的对齐方向接近流动方向。
2020-03-05 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
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
Interparticle friction leads to non-monotonic flow curves and hysteresis in viscous suspensions
滞后现象是颗粒材料固液相变的一个主要特征。这种性质，通过允许亚稳态，可能会产生灾难性的现象，如地震或空中滑坡。颗粒流中滞后现象的起源仍有争议。然而，迄今为止提出的大多数机制都依赖于粒子水平上的惯性。在本文中，我们研究了非布朗悬浮液在缓慢旋转的鼓的雪崩动力学，并揭示了大滞后的雪崩角，即使在没有惯性。通过使用微二氧化硅颗粒，其颗粒间的摩擦系数可以关闭，我们表明，微观摩擦，相反的惯性，是触发颗粒悬浮液中的滞后的关键。为了理解摩擦和滞后之间的联系，我们使用旋转鼓作为流变仪来提取摩擦悬浮液和无摩擦悬浮液接近流动开始的悬浮液流变学。这种分析表明，无摩擦颗粒的流动规则是单调的，并遵循指数$α\!= \! 0.37 \pm 0.05$的幂律，与以前的理论预测，$α\!=\! 0.35$密切一致。相比之下，摩擦颗粒的流动规则表明速度弱化行为，从而解释了流动不稳定性和滞后的出现。这些研究结果表明，滞后也可以发生在没有惯性的颗粒介质，质疑这种现象的亲密性质。通过强调微观摩擦的作用，我们的研究结果可能是感兴趣的地球物理背景下，了解失败的机制在海底滑坡的起源。
2019-04-08 cond-mat.soft
The jamming transition as probed by quasistatic shear flow
我们研究的流变学的软，无摩擦的颗粒接近堵塞的无定形包装。实现准静态模拟方法，我们生成一个定义良好的合奏状态，直接采样系统在其屈服应力。从自由流动状态到屈服应力情况的连续堵塞过渡发生在定义良好的填充分数处，其中观察到均衡固体的标度律特征。我们建议，在过渡下方观察到的长程相关性主要由这个均衡点，而在过渡上方观察到的长程相关性是致密、无序弹性介质的特征。
2009-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
