From liquid to solid bonding in cohesive granular media
本文研究了颗粒填料在干燥过程中从液态粘结到固态粘结的转变。颗粒最初被液体盐水润湿，并且通过毛细力确保填料的凝聚力，但溶质的结晶将液体键转变为部分粘合的键。通过以规律的时间间隔测量样品的抗压强度，实验证明了这种转变。实验结果表明：1）在达到临界饱和度之前，没有固体键形成，粘聚力几乎保持不变：2）胶结作用开始于表面，前缘向样品中心扩展，粘聚力呈非线性增加; 3）当胶结前锋到达试样中心时，所有胶结物都部分胶结，但由于胶结物的固结，粘聚力迅速增加。我们引入了一个模型的基础上的参数凝聚力法在债券和债券结晶参数。该模型正确地预测了相变以及微观和宏观凝聚力之间的关系。
2010-02-26 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
Wet granular flow control through liquid induced cohesion
液体对湿颗粒集合体的流动有显著的影响。探讨了液体诱导凝聚力对湿颗粒材料流动特性的影响。我们提出了一个凝聚力缩放的方法，使不变的流动特性，不同的颗粒尺寸在旋转鼓。通过化学硅烷化使玻璃珠疏水，颗粒之间的毛细管力的强度显著降低。转鼓实验的主要结果是：液致凝聚使流动区宽度减小，自由面颗粒速度减小，蠕动区宽度增大，动态休止角增大。流动区域的局部颗粒温度随着毛细力的增大而降低。在考虑流态（滚动和级联制度）的缩放方法产生不变的床层流动特性，不同的颗粒尺寸。
2018-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of interparticle friction on the response of 3D cyclically compressed granular material
数值研究了颗粒间摩擦系数对三维球形颗粒循环纯剪切响应的影响。我们专注于颗粒的旋转和平移，并着眼于这些位移的空间分布以及它们的概率分布函数。我们发现，随着摩擦力的增加，剪切带变得更薄，更明显。在低摩擦下，粒子旋转的幅度均匀地分布在系统中，因此大多独立于仿射和非仿射粒子平移。相反，在高摩擦时，旋转强烈地局限于剪切区。这项工作表明了研究颗粒间摩擦对颗粒材料对周期性强迫的响应的影响的重要性，这既可以更好地理解旋转如何与剪切颗粒系统中的平移相关，也可以更好地理解周期性强迫对行星科学和工业中大多数实际应用的相关性。
2021-03-02 cond-mat.soft
Partially Saturated Granular Flow in a Rotating Drum: The Role of Cohesion
本研究通过实验与DEM模拟探究转鼓内部分饱和颗粒流，分析内聚力和转速对滚动/级联流模式的影响，提出无量纲数CE表征多因素作用，并揭示团簇尺寸分布的幂律规律及内聚力对团簇形成的促进作用。
2023-07-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Roles of Size, Packing, and Cohesion in the Emergence of Force Chains in Granular Packings
本研究通过计算模拟双分散颗粒系统在单轴压缩下的行为，探讨了颗粒尺寸差异、堆积规则性及内聚力对力链形成的影响，发现尺寸差异在规则堆积中促进力链形成但增大时导致无序和载荷集中，而内聚力增加则普遍减少力链。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interparticle normal force in highly porous granular matter during compression
本研究通过数值模拟和理论推导发现，单分散球体高孔隙尘埃聚集体在压缩时，平均粒子间法向力与填充因子及平均配位数成反比，且该关系适用于任意结构的此类颗粒物质。
2024-01-26 astro-ph.EP cond-mat.soft physics.geo-ph
Low Speed Oblique Impact Behavior On Granular Media Across Gravitational Conditions; The role of cohesion
University of Rochester（罗切斯特大学）
本文通过DEM与DRFT建模研究不同引力条件下内聚力对颗粒介质低速斜撞击行为的影响，发现小引力下内聚力作用更显著，并指出需提出新的无量纲参数和标度律来准确描述内聚力与摩擦阻力的耦合效应。
2025-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.space-ph
Force Chain Evolution in a Two-Dimensional Granular Packing Compacted by Vertical Tappings
利用光弹圆盘实验研究了垂直敲击二维颗粒堆积中力链演化的统计特性。在本实验中，将敲击的颗粒填料逐渐压实。在压实过程中，通过测量由组构张量导出的偏量各向异性来量化颗粒构型的各向同性，然后通过测量颗粒间力和力链取向序参量来量化力链结构的演化。随着填充率的增加，颗粒间力增加，并最终饱和到一个渐近值。此外，晶粒的配置和力链结构成为各向同性随机的退火诱导的压实进行。相反，力链的总长度保持不变。从这些参数的相关性，我们发现两个关系：（i）的晶粒结构的各向同性和力链取向的无序之间的正相关性，和（ii）之间的颗粒间力的增加和力链取向的无序性的负相关性。这些关系是普遍举行，无论粒子运动的模式有/没有对流。
2018-03-03 cond-mat.soft
Bounds on the shear load of cohesionless granular matter
我们通过将宏观应力与力网络的统计特性联系起来来表征受剪切载荷的颗粒物质的力状态。晶粒之间的相互作用的纯排斥性质自然提供了一个上限的可持续的剪切应力，我们分析使用的优化程序的启发，所谓的力网络合奏。我们建立了最大可能的剪切阻力和单个颗粒之间的摩擦系数之间的关系，并发现接触网络（或组构张量）的各向异性只有次显性效应。这些结果可以被认为是超静定极限的力网络合奏，我们讨论了可能的影响，为真正的系统。最后，我们认为如何力的各向异性可以定量相关的有效弹性常数的实验测量。
2006-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear strength of wet granular materials: macroscopic cohesion and effective stress
流变测量组件的湿聚苯乙烯珠组件，在稳定的均匀准静态剪切流，为不同的液体含量内的小饱和度（摆动）范围内的孤立的液体桥，补充了离散数值模拟的系统研究。数值计算结果与实验结果在定量上一致，即颗粒间摩擦系数取0.09比较合适。剪切阻力和固体分数被记录为减压p的函数，比较法向应力与毛细管桥拉伸强度。当p大于2时，具有与p无关的凝聚力c的莫尔-库仑关系适用。接触力对应力的贡献作为有效应力的假设在整个数值研究的参数范围内很好地预测了剪切强度。定义了广义Mohr-Coulomb凝聚力c，它与干物质的内摩擦、配位数和毛管力网络各向异性有关。Rumpf公式近似，忽略毛细管剪切应力是正确的摆动范围内的较大的饱和度范围内，但未能描述其减少为小的液体含量。
2018-02-22 cond-mat.soft physics.comp-ph
Micro-macro transition and simplified contact models for wet granular materials
本文用离散颗粒模拟方法研究了湿颗粒在准静态剪切流中的流动。宏观量，符合连续介质理论的守恒定律，通过时间平均和空间粗粒化。最初的研究涉及理解液体含量和液体性质如表面张力对宏观量的影响。两个参数的液体桥接触模型已被研究作为本构参数，定义该模型的结构（i）的液体桥模型的破裂距离，这是成比例的液体含量，和（ii）的最大粘附力，控制的表面张力的液体。随后，这些微观参数之间的相关性和稳定状态的凝聚力在零围压的限制。此外，作为第二个结果，在壁处测得的宏观扭矩，这是一个实验上可访问的参数，从我们的模拟结果预测为依赖于微观参数。最后，一个现实的非线性液体桥接触模型的稳态凝聚力的规模以及与稳态凝聚力的一个简单的线性化不可逆接触模型具有相同的最大附着力和相等的能量消耗每次接触。
2015-06-21 cond-mat.soft
Origin of geometric cohesion in non-convex granular materials: interplay between interdigitation and rotational constraints enhancing frictional stability
Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学）；Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Facultad de Ingeniería, Universidad de los Andes（安第斯大学）；LMGC, Univ Montpellier, IMT Mines Ales, CNRS（蒙彼利埃大学）；Department of Civil, Geological, and Mining Engineering, Polytechnique Montréal（蒙特利尔高等学院）
研究通过实验揭示非凸颗粒材料中几何粘结的起源，分析互嵌与旋转约束对摩擦稳定性的影响。
2026-01-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Experimental exploration of geometric cohesion and solid fraction in columns of highly non-convex Platonic polypods
本文通过实验研究高度非凸柏拉图多足颗粒柱的稳定性，揭示几何内聚力可在无黏附条件下使松散颗粒结构保持稳定，并分析了臂数、臂厚和摩擦系数的影响。
2024-06-28 cond-mat.soft
Rheology and microstructure of unsaturated granular materials: Experiments and simulations
当处理非饱和湿颗粒材料时，一个基本问题是：毛管凝聚力对整体流动和屈服行为的影响是什么？我们inwestigate致密流动流变学的非饱和颗粒材料通过实验和离散元模拟均匀，简单的环形剪切流的摩擦，粘性，球形颗粒。
2018-02-27 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
Collapse of columns of granular rods
模拟结果提出了由棒状颗粒组成的颗粒柱的崩溃。如果摩擦系数足够大，或者杆足够长，柱可以是稳定的和独立的。不稳定的重力被杆之间增加的摩擦力抵消。与由球形颗粒制成的柱不同，这是可能的，因为杆接触可以沿着杆轴滑动以产生必要的“摩擦内聚”。
2023-01-13 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
Shear zones in granular mixtures of hard and soft particles with high and low friction
针对硬软摩擦特性不同的颗粒混合物剪切区更宽的实验现象，通过离散元模拟揭示颗粒间摩擦和弹性模量对剪切带特性的共同调控作用及摩擦对应力响应的强影响，深化了剪切带形成的微力学认识。
2023-11-06 cond-mat.soft
Wet Granular Materials
大多数关于颗粒物理学的研究都集中在干燥的颗粒介质上，颗粒之间没有液体。然而，在地质学和许多现实世界的应用中（例如，食品加工、制药、陶瓷、土木工程、建筑和许多工业应用），液体存在于颗粒之间。这产生了颗粒间的凝聚力并极大地改变了颗粒介质的机械性能（例如，表面角可以大于90度）。在这里，我们提出了一个审查的湿颗粒介质的力学性能，特别强调的凝聚力的影响。我们还列出了几个开放的问题，可能会激发未来的研究在这个令人兴奋的，但大多是未开发的领域。
2006-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Rheology of cohesive granular particles under constant pressure
采用分子动力学模拟研究了粘性颗粒材料在恒压条件下的流变特性。根据剪切速率，压力和颗粒间的凝聚力，该系统表现出四个不同的阶段：均匀剪切，振荡，剪切带，和集群。摩擦系数随惯性数的增加而增加，与粘聚性无关。粘聚力越强，摩擦系数越大。这种趋势是由配位数和粒子间力的角分布的各向异性解释的。特别是，我们证明了第二近邻发挥作用的流变学的凝聚力系统。
2018-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fracture of granular materials composed of arbitrary grain shapes: A new cohesive interaction model
离散元方法（DEM）是模拟粘性颗粒材料断裂的有用工具。对于这种应用，通常采用简单的颗粒形状（2D中的圆盘，3D中的球体）。然而，处理更一般的颗粒形状允许考虑真实材料中颗粒的自然异质性。我们提出了一个离散的模型，允许模仿接触或非接触颗粒之间的凝聚力，无论它们在2D和3D中的形状。内聚相互作用由放置在相互作用颗粒上的内聚点组成，目的是表示位于颗粒之间的内聚相。接触的情况下，解决根据单边接触和库仑摩擦定律。为了测试所开发的模型，2D单轴压缩模拟进行。数值结果表明，该模型能够模拟宏观行为的骨料颗粒受到轴向压缩，以及断裂的启动和传播。模型和样本参数的影响的研究提供了重要的信息的模型再现各种行为的能力。
2016-07-04 cond-mat.soft
Rheology of Thickly-Coated Granular-Fluid Systems
我们调查之间的联系颗粒尺度动力学和散装行为的厚涂层颗粒流体流动使用计算模拟。我们发现，类似于致密的完全饱和的浆料，在这些系统中的流变学采取的形式可以携带签名的颗粒间碰撞和/或颗粒间粘性动力学，改变固体分数。然而，我们发现显着的定性和定量的差异之间的系统的过渡可以被称为粘性，碰撞，粘碰撞行为。我们展示了这些转变是如何从“织物”的变化中产生的，例如强力网络，以及“颗粒温度”或波动能量，并建议扩展这些框架以更好地阐明其他粒子-流体行为。
2018-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Comparison of bulk properties of wet granular materials using different capillary force approximations
本研究通过分体底部剪切盒的DEM模拟，比较三种液桥毛细力近似，发现体相聚合力均随表面张力线性增加，而宏观摩擦系数受其影响较弱。
2025-01-08 cond-mat.soft
Plug flow and the breakdown of Bagnold scaling in cohesive granular flows
采用离散元法对粘性颗粒介质沿斜面流下的流动进行了数值模拟。以前的工作无粘性颗粒介质表明，在稳定的流动制度，其中重力能量是平衡的耗散所产生的颗粒间的力量，在流动方向上的速度分布尺度与深度的方式与Bagnold的预测一致。在这里，我们证明，这种Bagnold缩放不适用于类似的稳定流粘性颗粒介质。我们开发了一个概括的Bagnold本构关系来解释我们的观察和推测的基本物理机制负责不同的本构关系的粘性和非粘性颗粒介质。
2005-09-05 cond-mat.soft
Entangled granular media
我们研究了几何诱导的凝聚力的合奏颗粒“U-颗粒”，机械纠缠通过颗粒相互渗透。我们改变u粒子的长宽比$l/w$，并将它们形成独立的垂直柱。在实验室实验中，我们监测柱对正弦振动的响应（频率$f$，峰值加速度$Γ$）。列折叠发生在特征时间$τ$中，该时间遵循关系$τ= f^{-1} \exp(Δ/ Γ)$。$Δ$类似于活化能，并且在中间$l/w$处最大。模拟结果表明，最佳强度的结果之间的竞争包装和纠缠。
2012-04-30 cond-mat.soft
On the effect of stress dependent interparticle friction in direct shear tests
接触摩擦是影响散体剪切特性的重要因素。在离散单元法中，接触摩擦通常采用库仑定律来模拟，并假定颗粒间摩擦系数为常数。从摩擦学可知，摩擦受几个因素的影响，例如，温度、法向应力、表面条件等。这些影响都不能用库仑定律中的恒定颗粒间摩擦系数来模拟。对于一个给定的颗粒材料（颗粒形状分布），在DEM模型中使用恒定的颗粒间摩擦通常会导致恒定的体积摩擦系数在模拟直接剪切试验。虽然这在等尺寸球形颗粒的实验中经常看到，但文献中存在报告某些材料的非球形颗粒的体积摩擦的应力依赖性的论文。在这项工作中，通过在离散元模拟中引入一个应力相关的颗粒间摩擦模型，获得了体积摩擦的应力相关性。为了验证，使用了对单个或成对玻璃珠进行的直接剪切试验的实验结果。虽然成对球体的体积摩擦力随着法向应力的增加而明显减小，但对于单个球体来说，体积摩擦力几乎是恒定的。考虑应力相关的颗粒间摩擦力的DEM模拟结果与单球和双球的实验结果吻合较好。与模拟的比较，使用恒定的颗粒间摩擦，清楚地表明了所提出的模型的优势。
2018-10-08 cond-mat.soft physics.comp-ph
Crossover from viscous fingering to fracturing in cohesive wet granular media: a photoporomechanics study
本研究应用光孔隙力学方法，揭示了内聚湿颗粒介质中流体注入引发的变形与断裂机制，发现并阐明了粘性指进与断裂两种模式间的竞争与交叉现象。
2023-09-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unjamming in a 3D Granular System: The Micromechanical Role of Friction in Force Distributions and Rheological Properties
Universidad Autónoma de Chile（智利自治大学）；Universidad de Antofagasta（安托法加斯塔大学）
研究三维摩擦颗粒系统中颗粒浓度降低对微机械量如颗粒间力、协调数和整体堆积密度的影响，揭示摩擦系数对结构和机械特性的影响，结果与致密颗粒系统观察一致。
2026-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rate-dependent drag instability in granular materials
我们调查的条件下，导致大的阻力波动颗粒物质。这项研究是基于一组实验阻力测试，其中涉及拉板垂直通过无粘性颗粒材料。与以前的观察结果一致，当板块以低速拉出时，阻力表现出显着和突然的下降-高达60%。我们进一步发现，这种不稳定性消失在较高的拔出速度和表面附近。我们根据经验计算了这些波动的频率和振幅，发现这些性质与经典的粘滑动力学不一致。因此，我们提出了一种替代的物理机制，可以解释这些力的波动。
2020-04-11 cond-mat.soft
Micromechanics of compressive and tensile forces in partially-bonded granular materials
Indian Institute of Science（印度科学学院）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
研究颗粒材料中压缩和拉伸力的微力学行为，通过实验发现bonded颗粒比例影响临界致密化分数及局部压力分布，揭示了二聚体对刚度的增强作用。
2025-07-25 cond-mat.soft
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
Erosion of cohesive grains by an impinging turbulent jet
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文研究空气环境中垂直撞击湍流射流对平坦粘性颗粒床的侵蚀，通过粘性可控材料实验，揭示粘性对侵蚀阈值的影响并提出关联喷嘴出口速度与局部粘性希尔兹数的标度律，同时发现粘性改变凹坑形态等过程。
2022-06-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Friction and Pressure-Dependence of Force Chain Communities in Granular Materials
粒状材料通过力链网络传递应力。尽管这些链对表征系统的应力状态和动力学很重要，但没有通用的框架来量化它们的属性。最近，注意力转向网络科学的工具，作为一个有前途的路线，这样的描述。在本文中，我们应用社区检测技术的数值生成的填充球在一个范围内的颗粒间摩擦系数和围压。为了提取链状特征，我们使用模块化最大化与最近开发的地理零模型\cite{Bassett2015}，并优化技术，通过最小化检测到的社区的规范化凸包检测分支结构。我们通过力链社区的大小（粒子数量）、网络强度（内力）和归一化凸壳比（稀疏性）来表征力链社区。我们发现，前两个表现出近似线性相关，因此在很大程度上是多余的。对于压力$P$和颗粒间摩擦$μ$，我们观察到行为的交叉。对于$μ\lesssim 0.1$，填料表现出更高的压力敏感性。此外，我们确定了一个交叉压力，其中摩擦依赖开关从具有更大/强的社区在低$μ$与高$μ$。我们解释这些现象的空间分布的社区沿系统的垂直轴进行比较。这些结果为考虑颗粒系统的中尺度结构提供了新的工具，并为基于力链结构的简化描述铺平了道路。
2015-08-23 cond-mat.soft
Tunable mechanical properties and air-based lubrication in an acoustically levitated granular material
James Franck Institute, University of Chicago（詹姆斯·弗兰克研究所，芝加哥大学）；Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）；Department of Physics, Drexel University（德雷塞尔大学物理系）；Department of Chemistry, Stanford University（斯坦福大学化学系）；Department of Radiology, Stanford University（斯坦福大学放射学系）；Department of Chemical Engineering, Stanford University（斯坦福大学化学工程系）
本研究通过声学悬浮技术调节颗粒材料的机械性能，并利用空气层实现润滑效果，探索大颗粒粘结环境下润滑的影响。
2024-12-17 cond-mat.soft
Shear Is Not Always Simple: Rate-Dependent Effects of Flow Type on Granular Rheology
尽管有无数种类型的流动，大多数流变学研究集中在一个单一的类型，如简单剪切。使用离散元模拟，我们探索散装颗粒系统在大应变的各种流动类型和表征不同的惯性数和颗粒间摩擦系数的应力张量的不变量。我们确定了一个强大的依赖性的类型的流量增长的惯性数或摩擦。屈服的标准模型，重新用于描述在稳态流和有限速率下的应力对流型的依赖性，与数据进行比较。
2022-01-02 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
Experimental models for cohesive granular materials: a review
本文综述了黏性颗粒材料的实验模型，探讨了控制颗粒间粘附的方法及其在颗粒和总体力学研究中的应用。
2025-01-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Digging through 2D densely-packed coarse granular media as a critical phenomenon
Shizuoka University（静冈大学）；National Taiwan University（台湾大学）；Angelo State University（安杰洛州立大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
研究制造在二维密集堆积颗粒介质中移动的挖掘器，采用独特机制应对高摩擦，通过实验和模拟验证移动策略，发现挖掘的时空幂律，表明此环境下挖掘可能是临界现象。
2026-07-29 cond-mat.soft
Formation of stable aggregates by fluid-assembled solid bridges
当胶态悬浮液干燥时，毛细管压力可能压倒排斥性静电力，聚集在热平衡之外的聚集体。这个鲜为人知的过程赋予许多地质和工业材料内聚强度。在这里，我们观察蒸发驱动的天然和合成颗粒的聚集，探测其稳定性下再润湿，并使用原子力显微镜测量结合强度。内聚在常见的长度尺度（~ 5 μ m）下产生，其中颗粒间吸引力超过颗粒重量。在多分散混合物中，较小的颗粒在收缩的毛细桥内凝聚，在较大的颗粒之间建立稳定的“固体桥”。这种动态在尺度上重复，形成非常强大的等级集群，其凝聚力来自粒度而不是矿物学。研究结果有助于了解和控制天然土壤和合成材料的稳定性。
2019-07-03 cond-mat.soft physics.geo-ph
Thermal properties of athermal granular materials
该研究通过停滞稳态流动颗粒材料，发现无热颗粒网络中粒间力演化使屈服应力随时间对数增强且速率依赖温度，并揭示老化与应力松弛同源于颗粒接触尺度的热分子过程。
2024-01-15 cond-mat.soft
Effects of Thermal Noise on Pattern Onset in Continuum Simulations of Shaken Granular Layers
作者研究了在垂直振荡层的耗散粒子使用数值解的连续方程的Navier-Stokes顺序的模式的发病。在细胞的临界加速度振幅以上，驻波形成相对于细胞亚谐振荡的条纹图案。忽略颗粒间摩擦的连续模拟产生与使用摩擦颗粒的实验一致的图案波长。然而，驻波形成的临界加速度在连续模拟中比在分子动力学模拟中低约10%，而不添加噪声。本报告将波动流体力学理论纳入连续模拟中，通过添加噪声项，没有合适的参数，这种修改产生的临界加速度与分子动力学模拟。
2010-03-10 cond-mat.soft
Erosion dynamics of a wet granular medium
液体可赋予粒状介质强的内聚性质，并赋予类似固体的行为。本文研究了半满转鼓内干颗粒流对湿颗粒物质固定圆形聚集体的冲蚀问题。在旋转过程中，干燥的谷物围绕固定的障碍物流动。我们表明，其直径随时间线性降低低液体含量，湿颗粒被拉出的聚集。这种腐蚀现象受液体性质的控制。腐蚀速率与表面张力呈指数关系减小，而与粘度的-1次方有关。我们提出了一个模型的基础上产生的力的波动内流，解释两个依赖关系：毛细管力作为一个阈值和粘度控制的侵蚀时间尺度。我们还提供了实验，使用不同的流动颗粒证实我们的模型。
2014-12-08 cond-mat.soft
Temperature Anisotropy in a Driven Granular Gas
当光滑颗粒物料在容器中垂直振动流化时，能量输入方向上的温度总是超过其他方向上的温度。提出了一个分析模型，该模型显示了各向异性如何可以追溯到粒子间碰撞和与壁的碰撞的非弹性。该模型与分子动力学模拟进行了比较。得出结论，任何非各向同性驱动的颗粒气体在一个稳定的状态必然会导致各向异性的颗粒温度。
2004-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of electrostatically-driven granular media. Effects of Humidity
我们进行了实验研究的湿度对静电驱动的颗粒材料的动力学的影响。随着外加电场的增加，导电粒子和电介质粒子都经历了从不动状态（颗粒状固体）到流化状态（颗粒状气体）的相变。当外加驱动力降低时，固相团簇会从气相中自发析出。导电颗粒中的聚集动力学主要由电场的屏蔽控制，但由湿度引起的凝聚力辅助。结果表明，湿度的影响占主导地位的电介质颗粒的聚类过程。
2000-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Discrete Packing Model of Granular Material Confined in A Vertical Column
分析了颗粒间力的传递规律，提出了一种离散堆积模型来计算竖直圆柱体中颗粒底部的静压。力学分析和数值模拟结果表明，筒仓效应是由边界颗粒与内壁的摩擦接触引起的，筒仓底部的静压最初取决于外载荷，然后以指数形式趋于饱和压力Pn。在颗粒物质和堆积方式相同的情况下，饱和压力（Pn）与容器半径（R）呈线性正相关。饱和压力（Pn）与颗粒粒径（ra）成正比，其增减特性取决于颗粒内壁摩擦特性、颗粒间摩擦力和颗粒堆积角。最后，上述模型的预测与文献中的实验结果进行了比较，取得了良好的一致性。
2017-12-06 cond-mat.soft
Accretion Dynamics on Wet Granular Materials
湿颗粒集料是建筑材料、食品和保健产品的常见前体。干谷物与湿基质混合的物理机制还不清楚，也难以控制。在这里，我们通过测量湿聚集体的生长动力学，实验研究干颗粒在湿颗粒基底上的增积。我们表明，这种聚集体是完全饱和的，它的凝聚力是由在空气-液体界面处的毛细管低压确保的。的生长动力学控制的聚集体的表面处的液体分数，并表现出两个制度。在粘性制度，生长动力学是有限的毛细驱动的液体流动通过颗粒填料的聚集体的表面。在捕获状态下，捕获概率取决于饱和界面处液体的可用性，这由材料中的流体静压力控制。我们提出了一个模型，合理化我们的观察和捕获的基础上的捕获概率与静水压力的演变动态。
2017-05-22 cond-mat.soft
Shear-induced pressure anisotropy in granular materials of nonspherical particles
Institute for Multiscale Simulation, Friedrich-Alexander-Universit\"at Erlangen-N\"urnberg, Cauerstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany
本研究探讨了非球形颗粒在剪切作用下的压力各向异性现象，发现颗粒摩擦力影响颗粒对齐和压力分布，与非牛顿流体的Weissenberg效应有相似之处。
2025-12-11 cond-mat.soft
Cyclic thermo-mechanical performance of granular beds: Effect of elastoplasticity
了解压实颗粒床的耦合热-力学行为可以有益于各种工业应用，例如聚变反应堆中的球床设计。本文在前人工作的基础上，改进了热力离散元方法，并将其应用于弹塑性颗粒组成的充气颗粒材料循环热力性能的研究。建立了考虑晶粒塑性形变的颗粒间接触模型。通过对铍卵石床的代表性体积元的模拟，我们提供了颗粒尺度的热导率和应力的演变。模拟结果表明，网络的热接触是阻碍塑性形变导致显着下降的导热系数在冷却过程中。这种影响可以通过增加初始填充因子来抑制。不仅限于卵石床设计，这项工作的结论也可以为优化粉末基制造和储能铺平道路，其中涉及热机械载荷条件和单个颗粒的弹塑性变形。
2021-04-01 cond-mat.soft
Flow of lubricated granular material on an inclined plane
研究了重力驱动下球形、毫米级颗粒材料表面涂覆非球形、微米级、近无摩擦润滑剂颗粒的流动。在斜面上进行实验，使用两种不同尺寸的颗粒用于不同浓度的润滑剂。随着润滑剂浓度的增加，颗粒体积流量呈现出非单调的行为。它显示出在较低的润滑剂浓度下增加，然后在较高的润滑剂浓度下降低。润滑剂颗粒粘附到粒状颗粒表面，从而减少颗粒间摩擦。然而，较高浓度的润滑剂颗粒的存在抑制了颗粒间的碰撞，从而减少了颗粒间的动量传递。在所观察到的行为的非单调性，然后，由于粒子间的摩擦和粒子间的碰撞的竞争效应而出现。本工作和其中的整体观察到的行为提供了一个简单的实验系统，以表征在制药和其他相关工业应用中添加的润滑剂材料的效果。
2022-10-21 cond-mat.soft
Low density fragile states in cohesive powders
我们讨论了粘性和非粘性颗粒介质的背景下，最近的报告“干流沙的区别。“具有干流沙性质的弱低密度态很容易在普通家用粉末中形成。相反，这种状态不能形成在无粘性的粒状介质，如普通的沙子。
2005-12-24 cond-mat.mtrl-sci 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
