黏聚诱导的滞后效应与阻塞颗粒材料中边际稳定性的破缺
软凝聚态物质
2026-04-07 v1 统计力学
摘要
微观相互作用对力学性质的影响仍是阻塞转变附近无序固体物理中的一个核心问题。我们利用离散元模拟和有效介质理论(EMT)数值和理论地研究了黏聚颗粒材料的力学响应。我们发现剪切模量在压缩和卸载过程中表现出明显的滞后效应，尽管颗粒间作用力本身严格与历史无关。当颗粒仅具有排斥性时，若以压力来表征力学性质，这种滞后效应会消失，但在黏聚堆积中仍然存在，这表明压力并非黏聚颗粒的唯一状态变量。将EMT扩展至黏聚相互作用后，我们证明剪切模量的函数形式对排斥性和黏聚性颗粒均相同，但吸引力相互作用违反了边际稳定性。由此导致的边际稳定性偏离产生了额外的刚性，这与标度关系的预测一致。该预测通过数值模拟得到了定量验证，并解释了黏聚堆积中持续存在的滞后效应。
引用
@article{arxiv.2604.04176,
title = {Cohesion-induced hysteresis and breakdown of marginal stability in jammed granular materials},
author = {Michio Otsuki and Kiwamu Yoshii and Hideyuki Mizuno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.04176},
year = {2026}
}