软/硬颗粒混合物微力学压实律的实验验证

本文报道了一项实验研究，分析了由软（超弹性）和硬颗粒以不同比例（$\kappa$）组成的二维双分散颗粒集合体的压缩行为。借助近期开发的单轴压缩装置 \cite{vu2019_pre} 和先进的数字图像相关（DIC）方法，我们追踪了超过堵塞点后，从全局尺度到每个可变形颗粒内部应变场的主要力学可观测量的演化。首先，我们实验验证了近期提出的一个联系施加压力 $P$ 与堆积分数 $\phi$ 演化的微力学压实模型 \cite{cantor2020_prl}，并将其推广到单轴情形。其次，我们揭示了两种不同的线性区域，取决于系统处于一个交叉应变之上还是之下，这揭示了一个从离散类系统到连续类系统的转变。第三，我们发现这些线性律的演化随 $\kappa$ 线性变化，直至硬颗粒占比约 $\kappa=80\%$ 的饱和点。这些结果提供了一个全面的实验与理论框架，现可推广至更一般的多分散软颗粒系统。