非球形粒子接触能量耗散的结构保持控制
计算物理
2026-04-21 v1
摘要
非球形粒子接触能量耗散的控制仍是一个未解决的问题。不同于球形接触,后者可简化为一维正弦振子, 但有效惯性和有效刚度取决于演化中的接触几何, 且冲击动力学在平移、旋转和切向方向上本质上是耦合的。因此,经典的阻尼公式与它们旨在表示的接触动力学在结构上是不相容的。本工作从原理出发解决此问题。通过将动力学投影到接触自由度上, 可证明该相互作用由一种瞬时接触动力学支配,其中的配置相关投影质量和本征平移-旋转耦合。基于单调保守接触的精确能-相变换,我们表明, 一致的耗散需要一种与底层接触能相匹配的唯一阻尼结构。分析的两个核心结论是:第一, 可接受的阻尼律并非经验性的, 而是由变换空间中揭示的和谐结构所决定。第二, 非球形粒子的适当阻力系数是接触点阻力 , 而总能量阻力 是包含耦合引起的能量迁移的几何相关结果。基于光滑单接触冲击的数值证据确认了该理论:结果表格控 在冲击配置之间保持一致, 而 的表观变数直接源于耦合动力学。
引用
@article{arxiv.2604.18494,
title = {Consistent control of energy dissipation in non-spherical particle contact via a structure-preserving formulation},
author = {Y. T. Feng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.18494},
year = {2026}
}