二维颗粒系统中由侵入体位移引起的接触、运动与链断裂

我们通过数值模拟研究了二维颗粒系统中侵入体的运动如何影响其结构并对侵入体产生阻力。我们采用离散数值模拟，其中一个较大的圆盘（侵入体）以恒定速度在限制于矩形腔室内的较小圆盘中运动。通过改变侵入体的速度和基底摩擦力，我们获得了作用在侵入体上的合力以及接触力的瞬时网络，并在腔室和颗粒两个尺度上对其进行了分析。我们发现存在一个承载网络，它将力从侵入体渗透传递到壁面，负责造成堵塞区域和高阻力值；还存在一个耗散网络，它在颗粒内部渗透传递微小的力，这与先前关于压缩颗粒系统的实验一致。此外，我们还发现了不同力大小和区域的接触网络的各向异性水平，力网络在侵入体运动结束时可以到达侵入体下游很远的区域，力网络的范围随着基底摩擦的减小而减小，并且出现在侵入体下游的空隙区域（空腔）在基底摩擦值较低时趋于消失。有趣的是，我们的结果表明，承载链中的颗粒在链断裂时发生蠕变，揭示了承载链坍塌的机制。