Identification of arches in 2D granular packings
我们确定拱床的颗粒磁盘所产生的分子动力学型模拟。我们使用的历史沉积的颗粒，以确定每个颗粒的支持接触。然后，拱被定义为相互稳定的盘的集合。分析了攻丝产生的不同填料。识别拱的静态结构的沉积床，没有任何信息的沉积历史的可能性进行了讨论。
2006-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Memory in aged granular media
最近的实验结果的刺激下，我们模拟“温度”循环实验中的模型压实颗粒介质。我们报告存在两种类型的记忆效应：短期依赖于样品的历史，和长期记忆高度紧凑（老化）系统。一个自然的解释，这些结果提供了密度不均匀性的分析。
2000-06-27 cond-mat.soft
Loading history and window geometry bound compact-state slip ranking during granular shear startup
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本研究通过紧凑神经评分分离颗粒剪切中的材料状态与加载历史，发现加载历史坐标预测更强，但窗口几何限制证据，不支持特定状态短时前兆。
2026-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cs.LG
Quantitative understanding of the onset of dense granular flows
尽管有许多工业和地球物理应用，但致密颗粒材料在应力下何时以及如何开始流动的问题在很大程度上仍未解决。我们开发和测试一个简单的方程的准静态流动的颗粒状材料，这是基于颗粒填料的摩擦老化的发病。其结果是一个非单调的应力-应变关系-类似于经典的摩擦-是独立的剪切速率。这种关系足以理解老化颗粒介质的阈下变形及其固液相变。我们的研究结果还阐明了（流）的机械性能的历史依赖性，以及对初始制备的颗粒介质的敏感性。
2022-09-12 cond-mat.soft
Indeterminacy, Memory, and Motion in a Simple Granular Packing
我们应用两个理论和两个数值方法的问题的磁盘放置在一个凹槽，并受到重力和扭矩。方法假设刚性粒子是不确定的-某些力的组合无法计算，而只能受到不等式的约束。在假设可变形颗粒的方法中，这些力的组合由填充的历史确定。因此，刚性粒子的不确定性在可变形粒子中变成了记忆。此外，还计算了旋转颗粒所需的扭矩。确定了两种不同的运动路径。在第一种情况下，接触力变化缓慢，不确定性不断下降到零，并恰好在运动开始时消失，旋转磁盘所需的扭矩与方法和包装历史无关。在第二种方式中，该扭矩取决于方法和包装的历史，并且力在运动开始时不连续地跳跃。
2004-08-25 cond-mat.other cond-mat.soft
The nature of quasistatic deformation in granular materials
在准静态条件下，粒状材料在变应力下的应变源于（I）接触变形和（II）接触网络的重排。根据样品历史和施加的载荷，任一机制都可能占主导地位。因此，可以相应地定义流变状态I和II。它们的性能，并说明在这里与离散的数值模拟结果的球填料。理解应变的微观物理起源使人们能够澄清宏观弹性的存在、大系统极限中应力应变关系的方法以及对噪声的敏感性等问题。
2009-01-15 cond-mat.soft
Sensitivity of the stress response function to packing preparation
由相同颗粒的集合组成的颗粒集合体可以在具有对制备历史敏感的微观特征的不同微观配置下堆积。一个给定的配置也可能会改变响应于外部动作，如压缩，剪切等，我们使用的机械响应函数的方法开发的实验和数值，宏观应力分布强烈依赖于这些准备程序。这些结果是针对二维和三维获得的。该方法表明，在给定的制备历史，颗粒材料的宏观对称性的影响，在大多数情况下，应观察到显着偏离各向同性。这为颗粒材料本构特性的非侵入式测试提供了一条新的途径。
2005-04-14 cond-mat.soft
Memory in 3D cyclically driven granular material
我们进行实验和数值研究的颗粒系统下的循环压缩，调查可逆性和记忆效应。我们专注于稠密系统的准静态强迫，这是最相关的广泛的地球物理，工业和天体物理问题。我们发现，软球模拟具有适当的刚度和摩擦定量再现的平移和旋转位移的晶粒。然后，我们利用这些模拟来证明，这样的系统能够存储以前的压缩的历史。虽然平均平移和旋转位移都编码这种记忆，但与旋转相比，平移的响应根本不同。对于平移位移，先前强迫的记忆取决于颗粒间静态摩擦系数，但旋转记忆不会因摩擦水平而改变。
2021-05-27 cond-mat.soft
A Minimal Nonlocal Theory of Thixotropic Flow
Department of Mechanical and Industrial Engineering, Northeastern University（东北大学机械与工业工程系）
本文提出一种非局部流变理论模型，通过耦合结构记忆与非局部流体性，实现了对致密非晶材料中历史依赖性流体行为的描述。
2026-02-13 cond-mat.soft physics.app-ph
Memory of jamming - multiscale models for soft and granular matter
软的、无序的、微结构的材料在自然界和工业中普遍存在，并且不同于普通的流体或固体，具有不寻常的、有趣的静态和流动性质。从流体到固体的转变--在所谓的堵塞密度下--有许多复杂的机制，但没有统一的理论框架来解释它们。在这项研究中，提出了一个简单的定量和预测模型，它允许一个变量，不断变化的干扰密度，包括记忆的变形历史，并解释了众多的现象和周围的干扰。堵塞密度，现在引入作为一个新的状态变量，由于变形历史的变化，并涉及系统的宏观响应，其微观结构。在温和的重复（各向同性）压缩下，填充效率可以缓慢地增加，从而导致堵塞密度的增加。相反，剪切变形导致各向异性，以指数方式快速改变填充效率，无论是双折射还是双折射。的记忆系统附近的干扰可以解释的微观统计模型，涉及多尺度，分形能量景观和链接的微观粒子图片的宏观连续描述，提供了一个统一的解释不同的变形模式的定性不同的流动行为。为了补充我们的工作，提出了一个配方，从实验可访问的数据提取的历史依赖的干扰密度，和替代的状态变量进行了比较。利用细观结构的记忆性对所提出的简单宏观本构模型进行了标定。这种方法可以帮助理解预测和减轻结构或地球物理灾害的故障，并将提出工业过程设计/优化，并帮助解决基础研究中的科学挑战。
2016-02-11 cond-mat.soft physics.data-an
Time-state superposition in non-equilibrium fluidized granular matter
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；University of Cologne（科隆大学）
研究非平衡流化颗粒物质的线性粘弹性响应，通过小振幅振荡剪切实验，发现时间-状态叠加原理，主曲线由科尔-戴维森弛豫谱描述，确定摩擦充电导致偏离通用标度，建立了与分子玻璃形成液体流变学的联系。
2026-07-09 cond-mat.soft
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
Strain dependent viscous response describes the mechanics of cohesionless soft granular materials
本文提出一种带应变依赖弛豫前置因子的一维标准线性固体模型，以描述无黏性软颗粒在不同维度与加载条件下的时变力学响应。
2025-06-10 cond-mat.soft
Jamming transition in emulsions and granular materials
本文通过分子动力学模拟研究了乳状液和颗粒物质堆积过程中的堵塞转变。乳液模型由无摩擦液滴通过非线性法向力相互作用组成，所述法向力是使用通过共聚焦显微镜获得的压缩乳液系统的实验数据获得的。颗粒材料采用具有库仑摩擦的Hertz-Mindlin变形球形颗粒模型。在这两种情况下，我们发现幂律缩放的压力和多余的接触数的消失，系统接近从高体积分数的干扰过渡。我们发现，在制备过程中的压缩率参数化的建设历史有很强的颗粒材料的微观力学性能的影响，但不对乳液。这导致颗粒系统堵塞在不同的体积分数取决于历史。在乳状液和颗粒状材料中，在缓慢压缩速率和无限摩擦下，在接近堵塞转变的填料中发现了等静压性。颗粒间力的不均匀性随着填充物接近干扰转变而增加，这通过力分布的指数尾和测量力的空间局部化的参与数的小值来证明。然而，在结构特性中没有观察到干扰转变的特征，如径向分布函数和接触分布。
2005-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatial structure of disordered media: Unravelling the mechanical significance of disorder in granular materials
二十年来，微观结构在大量颗粒力学行为中的重要性一直是研究的热点。已经开发了许多方法来研究颗粒材料的微观结构，基于局部或介观测量或使用来自不同领域的想法，如渗流理论，复杂网络和持久同源性。然而，我们并不完全理解微观结构在简单和常见的包装（如一堆沙子或一盒谷物）的力学行为中的作用。在这里，通过表征局部微观结构的空间变化，我们揭示了有趣的大尺度的空间模式在重力的影响下沉积的颗粒包装。我们详细介绍了这些模式的出现，并提供了一个统一的基本解释的经典和令人困惑的力学行为的颗粒材料，如中心应力最小值和杨森效应。此外，我们显示了显着的依赖性的空间结构的历史上的准备，颗粒的尺寸分布和边界条件。我们的研究揭示了在局部无序介质中整体空间结构的存在，并阐明了它在颗粒材料力学行为中的意义。
2020-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Rising obstacle in a one-layer granular bed induced by continuous vibrations: two dynamical regimes governed by vibration velocity
振动颗粒介质中障碍物的上升运动是一个经典的颗粒分离问题，被称为巴西坚果（BN）效应。控制振动参数的影响一直是一个长期存在的问题。最近有人指出，BN效应的特点可以仅仅是振动速度的一个简单的可能性。这个问题在长期的研究历史之前就已经引起了争议，只有少数系统提供了简单的可能性。在这里，我们调查的上升运动的障碍物在垂直放置的单层颗粒床下的连续振动。我们发现，上升运动是由两个不同的制度，和第一和第二制度都是由，在振动参数，仅由振动速度。我们进一步证明了简单的标度律很好地描述了这两个制度。我们的研究结果支持BN效应控制参数的突现可能性，并表明这一特征具有普遍性。我们提出了两种可能的机制，对流和拱效应的两个不同的制度，并证明这些机制解释了我们的实验数据遵循的标度律。
2020-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Role of Contact Angle Hysteresis for Fluid Transport in Wet Granular Matter
湿颗粒的结构决定了沙堡的稳定性。关于流体袋大小分布的实验数据对其来源是不明确的。我们发现，接触角滞后起着重要作用的平衡分布的桥梁的体积，而不是几何紊乱，因为通常proposetured，这有很大的影响，湿颗粒床的机械性能，包括历史依赖的流变学和降低的强度。我们的研究结果是使用一种新的模型，其中拉普拉斯压力，桥体积和接触角是与接触点相关的动态变量。在考虑接触线钉扎的同时，我们跟踪了每个桥的时间演变。我们观察到一个交叉的幂律衰减的毛细管压力的方差在晚些时候和饱和的方差桥体积连接到接触线钉扎的有限值。大规模的模拟表明，在桥网络中的液体传输的平衡动力学在早期很好地描述了一个平均场模型。最终桥体积的扩展可直接与接触角滞后的大小相关。
2015-08-06 cond-mat.soft
Cohesion-induced hysteresis and breakdown of marginal stability in jammed granular materials
Institute of Science and Engineering, Shimane University（岛根大学理工学研究科）；Department of Applied Physics, Tokyo University of Science（东京理科大学应用物理系）；Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）
研究黏性颗粒材料在压缩和卸载时剪切模量的滞后效应及临界稳定性破坏，揭示压力非唯一状态变量及黏性相互作用对稳定性的影响。
2026-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
(Ir)reversibility in dense granular systems driven by oscillating forces
我们使用计算机模拟来研究由振荡力驱动的高密度颗粒系统。我们实现不同的耗散机制，用于提取注入的能量。特别是，一个简单的本地斯托克斯阻力的行动相比，非线性和历史相关的摩擦力，无论是粒子对之间的行为或粒子和外部容器壁之间。斯托克斯阻力导致粒子运动，这是周期性的驱动力，即使在高密度周围的紧密包装，粒子经历频繁的碰撞。随着粒子间摩擦力的引入，这种“相互作用的吸收状态”被破坏，粒子开始四处扩散。通过降低材料的密度，我们经历了另一个过渡到“非相互作用”的吸收状态，在这种状态下，粒子独立地遵循力诱导的振荡而没有碰撞。在具有颗粒-壁面摩擦相互作用的系统中，这种转变具有不连续相变的迹象。它伴随着一个发散的弛豫时间，但不是由消失的序参量，而是跳到零的过渡。
2014-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the capillary stress tensor in wet granular materials
本文提出了一种非饱和颗粒介质在摆动制度的细观力学研究，数值实验的基础上，使用离散元方法，相比，一个微观结构弹塑性模型。考虑到水的影响，通过增加毛细血管的接触和他们的后果方面的力量和水量进行了研究。通过模拟三轴压缩试验，研究了部分饱和的宏观和微观效应。由这两种方法提供的结果似乎是在良好的协议，再现的主要趋势的部分饱和的颗粒组装，如剪切强度的增加和硬化与吸力。此外，毛细管应力张量表现出从毛细管力通过使用均匀化技术。宏观和微观的考虑都强调与材料内部的孔隙流体分布有关的毛细应力张量的诱导各向异性。由于这种流体组构的张量性质意味着与吸力有关的固相上的剪切效应，因此与标准的等效孔隙压力假设进行了比较。结果表明，水的影响引起微观结构的现象，不能被认为是在宏观层面上，特别是当处理材料的历史。因此，研究指出，非饱和土应力的定义应包括，除了宏观应力，如总应力，微观颗粒间的应力，如由毛细作用力，为了更准确地解释孔隙流体的力学行为的粒状材料的影响。
2011-05-05 cond-mat.soft
The Statistical Physics of Athermal Materials
平衡统计力学的核心是统计系综的概念：一组微观状态，每一个状态都有一个先验概率，而这个概率只取决于一些宏观参数，如温度、压力、体积和能量。在这篇综述文章中，我们讨论了最近的进展，建立统计系综的非热材料。大类粒状和颗粒状材料不受热波动的影响，因为其成分是宏观的。此外，颗粒之间的相互作用是摩擦和耗散的，这使平衡统计力学的基本假设失效。然而，粒状材料表现出微观量的分布是可再现的，往往只取决于一些宏观参数。我们探讨了历史上的统计合奏思想的背景下，粒状材料，澄清这种合奏的性质和它们的基本原则，突出的进展，在测试的关键思想，并讨论合奏的应用程序来分析粒状材料的集体行为。
2014-04-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing Granular Networks Using Topological Metrics
我们进行了直接比较的实验和数值实现的完全相同的颗粒系统，因为它经历剪切堵塞。我们调整用于最佳地代表实验设置和结果的数值方法，以微观接触力动力学。这里提出的措施范围从微观，通过中观系统的全系统特性。介观力网络的拓扑性质提供了微观和宏观尺度之间的关键环节。我们报告了两个主要发现：无论应变历史和填充密度如何，填充物中具有至少两个接触的颗粒的数量是系统机械状态的良好预测器。在实验和数值计算中探索的所有措施，包括应力张量导出的措施和接触数，都以一种普遍的方式依赖于非响尾蛇颗粒的分数，$f_{NR}$。力网络拓扑也倾向于显示这种普遍性，但主曲线的形状更多地取决于数值模拟的细节。特别是，我们表明，增加力噪声的数值数据集可以显着改变数据中的拓扑特征。我们的结论是，$f_{NR}$和拓扑度量是有用的措施时，考虑量化的状态的颗粒系统。
2018-01-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
History-dependent discharge of compressed particle rafts
Graz University of Technology（格拉茨工业大学）；Infinite Biotech（无限生物科技公司）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
研究含颗粒界面力学性能预测难题，以压缩颗粒筏通过局部收缩松弛为模型实验，证明存在可重复连续老化过程，发现老化特征、宏观与介观变化，虽微观起源存疑，但该实验为控制比较老化提供了简单方法。
2026-07-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Local analysis of the history dependence in tetrahedra packings
颗粒样品的机械性能通常取决于填料的制备方式。然而，还不清楚包装的哪些属性存储了这些信息。在这里，我们提出了一个X射线断层扫描研究的三对四面体填料准备与三个不同的攻丝协议。每对填料中的填料在通过其接触施加在颗粒上的机械约束$C$的数量上有所不同，而它们的体积分数$ϕ_{global}$大致相同。我们将$C$分解为四面体之间可能的三种不同接触类型的贡献--面对面（F2 F）、边对面（E2 F）和点接触--每种接触都固定了不同数量的约束。然后，我们进行局部分析的接触分布分组的颗粒在一起，根据其各自的体积分数$ϕ_{local}$计算从Voronoi镶嵌。我们发现，在已经足够长的时间内，F2 F接触的数量成为$ϕ_{local}$的通用函数的样本。相反，E2 F和点接触的数量随着所应用的分接协议而变化。此外，我们发现的Voronoi细胞的形状的各向异性依赖于轻敲协议。这种行为不同于球体和椭球体，并且是任何平均场方法对四面体填充的重要约束。
2018-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Stress-Force-Fabric relation across shear bands
本研究利用应力-力-组构框架分析环形剪切实验中的剪切带，揭示接触取向和组构连通性的空间变化，并区分堆积分数梯度与边界约束的作用。
2025-06-11 cond-mat.soft
Evolution and stability of shock waves in dissipative gases characterized by activated inelastic collisions
之前的实验表明，通过耗散气体驱动的冲击波可能会变得不稳定，例如，在颗粒气体和经历强驰豫效应的分子气体中。控制这些不稳定性的机制还没有得到很好的理解。我们成功地分离和研究了活塞驱动冲击波传播到介质中的典型问题，其特征在于非弹性碰撞过程的不稳定性。我们对待标准模型的颗粒气体，其中粒子碰撞被视为非弹性常数恢复恢复系数。非弹性在足够强的碰撞中被激活。对30，000个粒子进行了分子动力学模拟。我们发现，所有的冲击波研究变得不稳定，与密度不均匀性形成的弛豫区。发现这些手指的波长与特征弛豫厚度相当。用解析和数值方法得到了弹性碰撞和非弹性碰撞的冲击Hugoniot曲线。对这些曲线的分析表明，不稳定性不是Bethe-Zeldovich-Thompson或Dyakov-Kontorovich类型。对具有相同热力学历史的对流流体元中的激波弛豫率和成团率的分析结果优于均匀颗粒气体的成团不稳定性。相反，早期瞬态演化的波重建表明，不稳定性的发作发生在重新加压的气体后，在铅冲击后面的介质的初始松弛。这种再加压在存在强密度梯度的情况下产生内部压力波。这表明不稳定性的机制更可能是产生涡的Richtmyer-Meshkov型，依赖于瞬态松弛期间内压波发展的作用。
2015-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
