Force networks and the dynamic approach to jamming in sheared granular media
发散的相关长度上的任何一方的堵塞过渡制定的流变模型的颗粒剪切流，应力通过力链网络的传播的基础上。该模型预测了三种不同的流态，其特征在于剪切速率依赖的应力张量，已在模拟和实验中观察到。分离的流动状态的边界是定量确定的和可测试的。在堵塞的颗粒固体的限制，该模型预测所观察到的异常缩放的剪切模量和屈服时的剪切应变的新关系。
2006-12-28 cond-mat.soft
Mixing and segregation rates in sheared granular materials
颗粒材料的尺寸偏析，俗称为巴西坚果效应的过程，通常被认为颗粒的尺寸差异越大，进行得越快。我们的实验研究剪切双分散颗粒材料作为两个物种的尺寸比的函数，并发现在低围压下的混合速率的行为，如预期的基于双分散的参数。然而，我们也观察到一个异常的效果，重新偏析率，其中不同和相似的大小的颗粒偏析比中间的颗粒尺寸比更慢。结合这一事实，即增加围压显着抑制不同尺寸的颗粒的混合和分离率，我们提出的异常行为可能是由于一个物种依赖的系统内的力的分布。
2009-06-17 cond-mat.soft
Spontaneous development of 3-D structure in sheared granular flows
剪切颗粒流体的计算机模拟，建模为非弹性硬球，显示出一个独特的三维不稳定性的迹象。在稳定状态下，使用Lees-Edwards边界条件建立具有剪切速率$a$的线速度分布$v_{x}=ay$。在不稳定区域中，速度剖面需要依赖于边长为$L$的立方盒子中的$v_{x}=ay+sin(2πz/L)$形式的第三维。对线性化的纳维-斯托克斯方程的分析表明了不稳定性的存在，并给出了临界波矢的一个简单表达式，该表达式与模拟结果定量一致，表明不稳定性在低密度下持续存在。
2004-03-22 cond-mat.soft
Impact of friction and grain shape on the morphology of sheared granular media
本研究通过模拟或分析非球形颗粒在剪切下的行为，揭示摩擦、长径比和初始堆积如何共同决定稳态排列、密度以及剪切带内自发堆起或凹陷的形成。
2025-02-19 cond-mat.soft
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
Quantitative test of the time dependent Gintzburg-Landau equation for sheared granular flow in two dimension
Faculty of Engineering Technology, University of Twente（特文特大学工程技术学院）；Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所）
本文通过对比离散元方法结果，验证了在Lees-Edwards边界条件下，颗粒流平面剪切流中时间依赖的Ginzburg-Landau方程在面积分数和速度场的时间演化上的定量一致性，并在颗粒温度上找到定性一致性。
2012-11-20 cond-mat.soft
Particle dynamics and effective temperature of jammed granular matter in a slowly sheared 3D Couette cell
我们报告的粒子动力学的实验测量缓慢剪切颗粒物质在三维（3D）库埃特细胞。一个紧密堆积的透明球形珠子的集合被外部压力限制，并填充有流体以匹配珠子的密度和折射率。这使我们能够跟踪嵌入系统中的示踪粒子，并获得作为时间函数的三维轨迹。我们研究的PDF的垂直和径向位移，发现高斯和指数分布，分别。对于慢剪切速率，在所有三个方向上的均方波动被发现是只依赖于库埃特细胞的角位移。示踪剂颗粒的扩散率和迁移率都与剪切速率成正比，从而产生恒定的有效温度，这是堵塞系统的特征。
2008-06-30 cond-mat.soft
A mechanism for air induced fluidization in vibrated granular beds
本文提出了一种新的振动颗粒床在间隙空气存在下的流化机理。我们表明，诱导的空气流穿过床，作为在细胞的底部的间隙的演变，可以在气体流化{ \it静态}床中以类似的方式使床。我们使用Kroll模型来量化所提出的机制所建议的相关变量。讨论了上述流化对偏析现象的相关性。
2005-02-16 cond-mat.soft
Long-range correlation in sheared granular fluids
从理论上研究了三维稀颗粒流体中动量密度的空间关联函数。通过解析计算和数值模拟验证了长程相关的存在。
2008-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On velocity profiles, stresses and Bagnold scaling of sheared granular system in zero gravity
报道了库埃特几何条件下剪切颗粒体系的三维分子动力学模拟结果。\cite{movies}模拟使用物理实验中可能预期的真实边界条件。对于一系列的边界属性，我们报告的速度和密度分布，以及边界上的力。特别是，我们发现，整个剪切细胞的速度分布的结果强烈依赖于系统粒子与物理边界的相互作用。甚至摩擦边界可以允许颗粒的显著滑动，因此，减少系统中的剪切。接下来，我们提出了剪切速率的应力依赖性，包括平均力和力的波动，无论是控制体积，和控制应力配置。讨论了恒压条件下固体体积分数对剪切速率的依赖关系，以及体积控制实验中的拜格诺标度。此外，我们还研究了振荡驱动对系统特性的影响。
2004-11-17 cond-mat.soft
Liquid migration in sheared unsaturated granular media
我们展示了如何使用毛细桥的颗粒尺度模型在剪切不饱和颗粒介质中的液体迁移。在单个毛细管桥破裂后，液体被重新分配到相邻的触点，从而导致大规模的液体重新分配。液体剖面的演变与最近发展的剪切带中液体迁移的连续描述相吻合。研究了与液体运移有关的速度剖面以及干、湿颗粒介质的密度剖面。
2012-06-25 cond-mat.soft physics.comp-ph
Spatial correlations in sheared isothermal liquids : From elastic particles to granular particles
对剪切等温弹性液体和颗粒液体的空间关联进行了理论研究。利用广义脉动流体力学，得到了微观尺度和宏观尺度下的关联函数。证实了服从幂律的长程关联函数的存在。通过分子动力学模拟验证了理论预测的正确性。
2008-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium liquid theory for sheared granular liquids
本文从SLLOD Liouville方程出发，发展了均匀剪切颗粒液体的非平衡液体理论。我们导出了一个广义的Green-Kubo公式，并证明了该公式基本上与初始条件的选择无关。
2010-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of sheared granular particles near jamming transition
研究了剪切颗粒材料在堵塞转变点附近的流变特性。我们数值确定的临界分数和指数的干扰过渡使用有限尺寸标度和非线性最小化方法称为Levenberg-Marquardt算法的值。指数接近我们以前的理论预测，但有一个小的差异，如果临界点是独立确定的。
2012-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of sub-critical fluid shear flow on granular bed strength
Yale University（耶鲁大学）；Stanford University（斯坦福大学）；The City College of New York（纽约市立大学）
研究通过离散元模拟揭示了亚临界流体流对颗粒床方向性增强和削弱的机制，发现床体强度与可被流体力松动的表面颗粒比例相关，且该各向异性强度持续时间由 Shields 数决定。
2026-04-16 cond-mat.soft
Granular bed consolidation, creep and armoring under subcritical fluid flow
我们表明，一个新沉积的颗粒床沉降和蠕变下施加的水动力剪切应力，这是低于推移质输运的临界值，在较长的时间内向前。重排被发现持续超过一个时间尺度，这是数百万倍的流体中的颗粒的沉降时间尺度。压实均匀地发生在整个床，但蠕变观察到随深度呈指数衰减，并随时间而减小。床中的颗粒体积分数被发现增加的grammically，饱和的随机紧密堆积值$ϕ_{rcp} \approx 0.64$，而观察到的表面粗糙度基本上保持不变。我们表明，需要越来越高的剪切应力侵蚀后的床亚临界剪切，这导致其体积分数的增加。因此，我们发现，床装甲发生由于深剪切诱导松弛的床与玻璃化转变相关的体积分数。
2018-05-02 cond-mat.soft
Critical behaviors of sheared frictionless granular materials near jamming transition
数值研究了剪切密实无摩擦颗粒材料在堵塞过渡区附近的临界行为。通过广泛的分子动力学模拟，我们验证了Otsuki和Hayakawa（Prog. Theor.物理、121，647（2009））。我们还澄清了临界行为的剪切粘度和对关联函数的基础上的唯象和模拟。
2009-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Simple Model for Sheared Granular Layers
我们唯象地研究剪切颗粒层的粘滑运动。我们的现象学是在应力链崩溃引发的流化区成核和生长的背景下构建的。在此基础上，引入流化度，给出了一个简单的摩擦模型。结果表明，该模型能较好地再现Nasuno {\it et al.}（Phys.Rev.E {\bf 58}，2161（1998）），在定量上具有良好的一致性。
2004-03-20 cond-mat.other cond-mat.soft
Characterization of a Freezing/Melting Transition in a Vibrated and Sheared Granular Medium
我们描述了实验单分散球形颗粒在一个环形细胞的几何形状，振动从下面和剪切从上面。该系统显示出凝固/熔化转变，使得在充分振动下观察到结晶状态，其可以通过足够的剪切熔化。我们表征这两种状态之间的滞后过渡，并观察功能让人想起一个干扰过渡和临界现象。
2005-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The role of interstitial gas in determining the impact response of granular beds
我们研究的影响，一个固体球到一个细粒度的颗粒床。使用高速X射线照相术，我们跟踪球的运动和床填充分数的局部变化。改变初始填充密度以及环境气体压力，我们发现一个完全逆转的影响，间隙气体的床的冲击响应：气体和颗粒之间的动态耦合允许更容易渗透在最初松散的床，但阻碍渗透在更密集的填充床。局部堆积密度的高速成像表明，这些看似不协调的影响有一个共同的起源，在阻力床填充由间隙空气引起的变化。
2010-12-10 cond-mat.soft
Identification of rolling resistance as a shape parameter in sheared granular media
使用接触动力学模拟，我们比较了在颗粒系统中的定期多边形颗粒组成的颗粒系统中的棱角性的影响，由磁盘组成的接触滚动阻力的影响。在简单的剪切条件下，我们考虑四个方面的这些系统在稳定状态下的力学行为：剪切强度，固体分数，力和织物各向异性，和概率分布的接触力。我们的主要发现是，基于能量耗散与两个颗粒之间的相对旋转接触，滚动阻力的效果可以明确地确定与一个规则的多边形颗粒的边数。这一发现支持使用的滚动阻力作为形状参数占颗粒的棱角性，并明确表示，背后的非圆形颗粒组成的颗粒系统的机械行为的主要影响因素之一是部分阻碍旋转作为结果的角颗粒形状。
2011-05-23 cond-mat.soft
The Effect of Air on Granular Size Separation in a Vibrated Granular Bed
利用高速摄像和磁共振成像（MRI），我们研究了一个大球体在垂直振动的小颗粒床中的运动。如前所述，我们发现一个非单调的密度依赖的上升和下沉时间的大球体。我们发现，这种密度依赖性完全是由于空气阻力。我们详细研究了入侵者球体的运动是如何受到背景颗粒的大小，在床中的初始垂直位置，环境压力和对流的影响。我们解释我们的结果在一个简单的模型的框架，并找到定量协议的关键方面与数值模拟模型方程。
2005-04-19 cond-mat.soft
Effects of grain shape on packing and dilatancy of sheared granular materials
暴露于剪切的颗粒材料显示出各种独特的现象：雷诺数，位置顺序和取向顺序的影响可能会在剪切区竞争。我们研究了由宏观扁长形，扁圆形和球形颗粒组成的颗粒填料，并比较了它们的行为。利用X射线层析成像技术确定了圆柱形剖分底部剪切室内颗粒的位置和取向。填充密度和剪切区中的单个颗粒的安排进行了评价。对于不等轴粒子，我们观察到两个相反的效果的竞争。一方面，被剪切的粒子被扩张，但另一方面，粒子相对于流线重新定向和排列。尽管对齐的圆柱体原则上可以实现更高的填充密度，但这种对齐仅部分地补偿了不均匀性的影响。复杂的重排导致在良好取向区域上方的表面凹陷，而邻近部分仍然显示出以堆形式的膨胀效应。对于具有各向同性形状的颗粒，表面保持相当平坦。完美的单分散球结晶在剪切区，从而位置顺序部分过度补偿的双折射效应。然而，已经与理想的单分散球体形状的轻微偏差抑制结晶。
2014-06-05 cond-mat.soft
Community detection forecasts material failure in a sheared granular material
本文将受剪光弹颗粒的接触力建模为多层网络，利用 GenLouvin 社区检测发现临近失效时社区结构波动性增强，从而比仅观察力更早预测材料失效。
2023-07-14 cond-mat.soft
Reynolds Pressure and Relaxation in a Sheared Granular System
我们描述的实验，探测剪切堵塞状态的演变，发生包装分数$ϕ_S \leq ϕ\leq ϕ_J$，摩擦颗粒盘，其中以上$ϕ_J$有没有无应力静态。我们使用了一种新型的剪切装置，避免了形成不均匀的剪切带。这个固定的$ϕ$系统表现出剪切应变$γ$和压力$P$之间的耦合，我们用“雷诺压力”和“雷诺系数”$R(ϕ) = (\partial ^2 P/\partial γ^2)/2$表征。$R$仅依赖于$ϕ$，并发散为$R \sim (ϕ_c - ϕ)^α$，其中$ϕ_c \simeq ϕ_J$和$α\simeq -3.3$。在循环剪切下，该系统的演化动力学缓慢的极限环动力学，我们在周期$n$：$ΔP \simeq -β\ln(n/n_0)$的压力松弛方面的特点。$β$仅依赖于剪切周期振幅，这表明$β$起着类似温度作用的激活过程。
2013-01-10 cond-mat.soft
X-ray tomography investigation of cyclically sheared granular materials
利用X射线层析成像和剪切力测量相结合的方法，对具有高瞬态行为的循环剪切颗粒系统进行了研究，得到了剪切循环过程中微观结构和宏观剪切力的演化规律.我们从微观过程解释了系统的宏观行为，包括粒子级结构重排和摩擦接触变化。具体而言，我们展示了如何接触摩擦可以诱导大的结构波动，并导致显着的剪切阻尼效应的颗粒材料，我们还构建了一个经验的宏观剪切力的本构关系。
2020-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Brownian forces in sheared granular matter
我们提出的结果从一系列的实验上的颗粒介质剪切的Couette几何形状，并表明，他们的统计特性可以计算在定量的方式从一组力作用在系统中执行布朗运动的假设。同样的假设已经成功地用于描述其他现象，例如铁磁体中的巴克豪森效应，因此该方案表明自己是更广泛的驱动不稳定性的更一般描述。
2006-02-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Erosion of a granular bed driven by laminar fluid flow
受砂中侵蚀性切割通道的例子的启发，我们研究了层流驱动的颗粒床中单个颗粒的运动，以使我们对水动力应力和表面颗粒流之间的关系有新的认识。矩形横截面的封闭单元部分地填充有玻璃珠，并且恒定的流体通量$Q$流过该单元。流体和玻璃珠的折射率匹配，并且用激光片照射细胞，使我们能够对单个珠进行成像。床侵蚀到取决于$Q$的静止高度$h_r$。Shields阈值准则假定床层上的粘性应力与穿过颗粒的静水压力差的无因次比$θ$足以预测颗粒通量。此外，Shields准则指出，颗粒通量仅对于$θ>θ_c$是非零的。我们发现，希尔兹准则描述了观察到的关系$h_r \propto Q^{1/2}$时，床的高度是由大约一半的粒径偏移。在$θ$的估计中引入该偏移产生了测量的爱因斯坦数$q^*$到具有指数$1.75 \pm 0.25$的$θ- θ_c$的幂律函数的崩溃。床层高度松弛的动力学很好地描述了颗粒通量和床层应力之间的幂律关系。
2008-05-01 cond-mat.soft
Rise or sink: spherical intruder in density frequency dependence static granular fluid
通过引入频率依赖性颗粒床密度项，建立了振动颗粒床中入侵者的简单模型。改变振动频率将通过颗粒床驱动作用于入侵者的浮力。与其他报道的结果相比，交换区域的上升和下降的入侵者被发现。
2011-07-05 cond-mat.soft
Particle dynamics in sheared granular matter
实验测定了库埃特几何中颗粒物质的颗粒动力学和剪切力。归一化的切向速度$V(y)$随着与移动壁的距离$y$而强烈下降，与剪切速率和剪切动力学无关。局部RMS速度波动$δV(y)$与局部速度梯度成$0.4 \pm 0.05$的幂。这些结果同意一个局部牛顿，连续介质模型，其中的颗粒介质被假定为表现为一个局部温度$δV(y)^2$和密度依赖粘度的液体。
2000-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic methods for slip prediction in a sheared granular system
本研究通过离散元模拟和随机状态空间模型，发现颗粒间力网络的全局变化超过临界值会触发剪切颗粒系统的滑移事件，且基于力的度量比壁运动度量能更早预测滑移。
2022-10-20 cond-mat.soft
Subdiffusion and cage effect in a sheared granular material
实验研究了二维双分散干颗粒材料在准静态循环剪切下的扩散性质，并将这些性质与硬球系统和Lenard-Jones液体的计算机模拟结果以及玻璃化转变附近的胶体系统的实验结果进行了比较，结果表明颗粒材料的行为与这些系统具有很强的相似性。更具体地说，我们详细研究了笼动力学负责的次扩散在缓慢的松弛制度，并获得相关的时间和长度尺度的值。
2004-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Particle scale anisotropy controls bulk properties in sheared granular materials
本研究在准二维环形小室中对剪切光弹性颗粒系统进行实验，测量颗粒尺度的接触与力矢量，验证了SFF关系能定量预测颗粒尺度各向异性与宏观摩擦及应力张量间的关系。
2024-09-23 cond-mat.soft
Splash Detail Due to Grain Incident on Granular Bed
本文用离散元方法（DEM）研究了颗粒撞击两类颗粒床（随机堆积和FCC结构）时的飞溅过程，数值结果与已有的实验结果吻合较好。结果表明，颗粒床的堆积结构对飞溅过程有很大影响，随机堆积床的平均喷射角这与以前的实验结果一致。FCC结构的床产生较大的平均喷射角，然而，后者的结果尚未得到实验证实。此外，各个颗粒的喷射角分布和垂直喷射速度根据颗粒在初始冲击后喷射的相对定时而变化。飞溅前期和后期抛撒颗粒的分布有明显的差异：垂直抛撒速度随时间从幂律分布变为对数正态分布，抛撒颗粒的动能的80%以上用于早期抛撒颗粒。
2015-12-08 cond-mat.soft
The Interplay Between Forces, Particle Rearrangements, and Macroscopic Stress Fluctuations in Sheared 2D Granular Media
本研究通过二维颗粒介质剪切模拟，发现非仿射运动簇与力降区域重合，且簇内最大非仿射运动与宏观应力波动强相关，表明塑性事件应为区域性而非点状，对弹塑性模型有启示。
2025-05-23 cond-mat.soft
Criticality and Scaling Relations in a Sheared Granular Material
研究了剪切作用下致密颗粒材料的流变特性。通过对等体积系统的数值实验，我们发现了一个临界体积分数，在该临界体积分数下，剪切应力和压力都是剪切应变率的幂律函数。我们还提出了一个简单的缩放参数，确定幂律指数。利用这些结果，我们解释了在恒压下的系统中观察到的幂律行为。
2006-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Magnetic Resonance Imaging study of sheared granular matter
我们介绍了一种磁共振成像技术来研究软，低摩擦和硬，摩擦颗粒材料及其混合物的剪切带的几何形状。水凝胶球作为软的，低摩擦的材料成分，而芥末种子代表刚性，摩擦颗粒。一些水凝胶球掺杂有CuSO4盐作为示踪剂。对裂底剪切盒进行了分步剪切实验，并利用粒子成像测速仪（Particle Imaging Velocimetry）从连续剪切步骤后的断层图像的差异中确定了剪切剖面，发现浸泡在水中的软颗粒和没有包埋液的相同材料的剪切区几何形状有很大的不同。
2022-06-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A model for the erosion onset of a granular bed sheared by a viscous fluid
本文从理论上研究了粘性流体对颗粒床的冲刷阈值。我们首先介绍了一种新的模型，相互作用的粒子驱动的粗糙基板上。它预测了一个连续的过渡在一定的阈值迫使$θ_c$，超过该粒子电流线性增长$J\sim θ-θ_c$，与实验一致。在过渡时间$t_{\rm conv}$之后达到稳态，其在过渡附近发散为$t_{\rm conv}\sim |θ-θ_c|^{-z}$与$z\approx 2.5$。该模型还定量可测试的预测的排水模式：本地电流的分布$P(σ)$被发现是非常广泛的$P(σ)\sim J/σ$，空间相关性的电流是可以忽略不计的横向强迫的方向，但长期平行于它。我们解释了这些功能中的一些使用的缩放参数和平均场近似，建立一个类比与$q$模型。我们讨论了我们的侵蚀模型和模型之间的关系，在肮脏的超导体的涡旋晶格的脱钉过渡，我们的结果也可能适用。
2015-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterization of the Drag Force in an Air-Moderated Granular Bed
我们测量的扭矩作用在一个垂直于其轴旋转的杆在颗粒床，通过气体的上升流是用来调整颗粒之间的流体静力学负荷。在低转速下的扭矩是独立的速度，但规模二次与杆的长度和深度的线性比例接近零线性上升的气体增加到一个临界值以上的谷物流化。在高旋转速率下，扭矩表现出二次速率依赖性，并且随着杆的长度的4次方而缩放。在这些较高的速率下，扭矩与深度或气流无关。一个模型用来描述所经历的弹丸撞击颗粒床的停止力可以被证明是预测这些行为，我们的系统的几何形状，表明相同的力学决定在颗粒系统中的稳态和瞬态阻力，无论几何形状或材料特性的颗粒。
2009-12-14 cond-mat.soft
Crackling to periodic dynamics in sheared granular media
在模型实验中研究了剪切颗粒介质的局部和整体动力学与几个宏观参数的函数关系。我们观察到，通过改变剪切速率或加载刚度，系统裂纹，间歇性的滑动雪崩，或表现出周期性运动。通过分析整体力，诱导剪切，我们捕捉到从裂纹的周期性制度和相关的标度律的过渡。我们推导出一个新的动态相图作为剪切速率和系统的刚度的函数。利用光弹仪，我们还捕捉到了晶粒尺度的应力演化，并研究了在不同制度下的微观行为。
2018-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Earthquake behaviour and large-event predictability in a sheared granular stick-slip system
我们提出了一项物理实验的结果，该实验表明剪切颗粒介质的行为与地震活动类似。该装置由一个在颗粒介质上以粘滑方式旋转的环形板组成。我们以前的观测包括一个有界的临界状态，事件能量的幂律分布符合古腾堡-里克特定律，在这里，我们还揭示了阶梯地震活动，集群，前震，余震和地震平静。亚临界和超临界制度也被我们观察到取决于系统配置。我们研究大事件的可预测性。利用“冲击”事件之间的静止作为报警条件，发现在亚临界、临界和超临界状态下，大事件分别是不可预测的、边缘可预测的和高度可预测的。
2002-11-13 cond-mat.soft physics.geo-ph
Homogeneous crystallization in cyclically sheared frictionless grains
过去半个世纪的许多实验表明，对于一系列协议，颗粒材料在压力和重复的小扰动下压实。最近对循环剪切球形颗粒的实验显示出通过均匀结晶的显著压实（Rietz等人，2018年）。在这里，我们提出了数值模拟的无摩擦，纯排斥球进行循环简单剪切耗散牛顿动力学在固定的垂直载荷。我们表明，足够小的应变振幅，循环剪切引起均匀结晶的体积分数$ϕ= 0.646 \pm 0.001$。这一结果表明，无论是摩擦力还是重力都不是驱动颗粒介质中均匀结晶所必需的。
2020-08-05 cond-mat.soft
Mpemba effect in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了速度依赖性恢复系数的稀疏剪切颗粒气体中的Mpemba效应，通过基于Grad的矩方法的动能理论分析了剪切速率突然变化后的弛豫动力学，发现初始温度较高但起始状态为各向同性的系统比起始处于剪切稳态的系统弛豫更快，展示了温度演变中的明显Mpemba效应，并进一步展示了粘度Mpemba效应，通过弛豫曲线的交叉现象，多交叉现象由恢复系数的速度依赖性引入的额外内在时间尺度导致，为驱动颗粒气体中的多重Mpemba效应提供了最小的动能机制。
2026-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Using NMR to Validate First-Principles Granular Flow Equations
描述了振动流化床和气体流化床两种颗粒流系统的核磁共振（NMR）实验。利用脉冲场梯度、磁共振成像和超极化气体NMR，获得颗粒和间隙气体的密度和运动的详细信息。对于振动流化床，颗粒的温度分布的测量和比较与颗粒流体力学的第一性原理配方。对于气体流化床，在颗粒密度的动态相关性被用来测量气泡速度和超极化氙气NMR被用来测量气泡-乳液交换速率。这些测量的目的是验证地球重力第一原理理论的颗粒流，然后可以用来使具体的预测颗粒流在减少重力。
2005-10-23 cond-mat.soft
Wet granular bed eroded by a dry granular flow
LMGC, University of Montpellier, CNRS, France（蒙彼利埃大学）；Geo-Ocean, Univ. Brest, CNRS, IFREMER, Plouzané, France（布雷斯特大学）
研究通过DEM模拟揭示了湿润颗粒床在干燥颗粒流侵蚀下的两种侵蚀模式，并提出了基于惯性数和粘性指数的快速侵蚀缩放定律。
2026-02-23 cond-mat.soft
Morphology-resolved stress contributions in sheared wet granular materials
Laboratoire NAVIER, Université Gustave Eiffel, ENPC, Institut Polytechnique de Paris, CNRS（纳维耶实验室，巴黎高科桥梁大学，国立路桥学院，巴黎理工学院，法国国家科学研究中心）
研究通过三维X射线微断层扫描与流变测量，解析湿颗粒材料中毛细应力的分布，发现剪切局部化主导液相再分布，简单双粒桥主导等向性毛细压力，建立形态解析与宏观流变的预测联系。
2026-05-12 cond-mat.soft
Discontinuous change of viscosity in a sheared granular gas with velocity-dependent restitution
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）
研究了具有速度依赖恢复系数的颗粒气体在剪切下的流变学，通过动力学理论推导出剪切粘度，并发现其在剪切速率下呈现S型依赖关系，从而在低剪切和高剪切区域之间出现粘度不连续变化，且均遵循Bagnold型标度。
2026-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation in sheared granular matter
本文介绍了一个宏观颗粒球堆积结晶的实验。该系统通常被认为是热驱动原子或胶体系统的模型。循环剪切摩擦球堆积，我们观察到一个一级相变从无序到有序状态。有序状态由与无定形体共存的混合FCC和HCP对称性的微晶组成。由均质成核引发的转变克服了64.5%体积分数的障碍。成核主要由小核的溶解和核的生长组成，核的生长已经达到约10个球的临界尺寸。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universality of shear-banding instability and crystallization in sheared granular fluid
本文利用Navier-Stokes本构模型的几种情况重新讨论了颗粒材料均匀剪切流动的线性稳定性分析，在本构模型中，我们引入了压力和热导率的整体状态方程（其精确到最大堆积密度$ν_{m}$），并且允许剪切粘度在密度$ν_μ$下发散（$< ν_{m}$），所有其他输运系数在$ν_{m}$处发散。它示出的剪切带不稳定性的出现（沿流向方向的扰动没有变化），导致剪切带形成沿梯度方向，关键取决于本构模型的选择。在只考虑碰撞输运机制的稠密本构模型框架下，指出在较低密度或较强粘性散度下，精确的压力或粘性散度全局状态方程（其它输运系数由在$ν_m$处发散的相应Enskog值给出）可引起剪切带不稳定性，即使原始的致密Enskog模型对于这种剪切带不稳定性是稳定的。对于任何本构模型，这种剪切带的不稳定性的发病是绑在一个{ \it通用}标准的本构关系的粘度和压力，剪切颗粒流的发展朝着一个较低的“动态”摩擦的状态，导致剪切诱导带的形成，因为它不能维持增加的动态摩擦与密度增加留在均匀的状态。在许多复杂的流体中，剪切带的形成也是由一个类似的低粘度或低粘性耗散的判据引起的。
2008-11-15 cond-mat.soft
Chapman-Enskog expansion about nonequilibrium states: the sheared granular fluid
求解动力学方程（例如玻尔兹曼方程）的Chapman-Enskog方法基于流体动力学场与均匀参考状态（例如，局部均衡）。本文提出了该方法的扩展，以便允许对远离平衡参考态的\emph{arbitrary}进行扩展。主要结果是一组流体动力学方程，用于研究从任意参考状态的变化，不同于通常的Navier-Stokes流体动力学，不以任何方式限制参考状态。该方法说明了剪切颗粒气体，不能使用通常的Navier-Stokes流体力学研究的应用程序。
2005-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unified description of long-time tails and long-range correlation functions for sheared granular liquids
基于广义脉动水动力学理论，对速度自相关函数的长时尾和等时空间关联函数的长程相关性进行了统一描述。预测了$t^{-3/2}$到$t^{-5/2}$的长时尾的交叉与密度无关，当$r$极限较大时，等时空间密度关联函数和等时空间速度关联函数分别满足$r^{-11/3}$和$r^{-5/3}$.
2010-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheological effects in the linear response and spontaneous fluctuations of a sheared granular gas
研究了定常均匀剪切流状态下稀颗粒气体温度均匀小扰动的衰减。利用基于非弹性Boltzmann方程的动力学理论，导出了微扰衰减的封闭方程。该方程包含了含时剪切流状态下气体的广义剪切粘度，因此预测了准弹性限度以外的流变效应。将理论计算结果与分子动力学模拟结果进行了比较，两者吻合较好。此外，昂萨格假设的回归波动是履行。
2012-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft Granular Particles Sheared at a Controlled Volume: Rate-dependent dynamics and the solid-fluid transition
我们研究的响应流体浸没的软水凝胶球，在受控的体积分数下剪切。滑动的、可变形的颗粒以及密度匹配的组织间液被夹在两个相对的粗糙锥体之间，允许研究颗粒悬浮液堵塞上方和下方的宽范围的体积分数$ϕ$。我们利用剪切的突然停止，伴随着折射匹配的内部成像，以补充传统的流动曲线测量。在足够高的体积分数下，在剪切速率的变化下，颗粒在终止后的沉降表现出连续而明显的过渡。这种变化抵消了停止之前流动状态的质的差异：紧密堆积的网络的准静态屈服，而不是由间隙液介导的颗粒的快速滑动，间隙液的动力学取决于驱动速率。此外，我们确定的固体-流体的过渡使用两个独立的方法：外推的应力残余和估计屈服应力从高值的$ϕ$，和颗粒的沉降后剪切cessations作为$ϕ$跨越过渡。我们还验证了幂律值的特征应力与干扰$ϕ- ϕ_c$的距离，与指数接近2。这些结果表明，软颗粒的动力学背后的松弛时间尺度众多，并引发了问题，我们如何扩展现有的范式上的密集包装系统的流动时，积极参与的柔软性。
2020-06-13 cond-mat.soft
Prediction of the maximum penetration of a circular intruder in a two-dimensional granular bed from its early trajectory using Machine Learning
Center for Complex Systems, Physics Faculty, University of Havana（哈瓦那大学物理学院复杂系统中心）
本研究利用机器学习从早期轨迹预测圆形侵入体在二维颗粒床中的最大穿透深度，发现单一特征即可实现高精度预测，揭示了密度信息已隐含于早期冲击响应中。
2026-09-17 cond-mat.soft
