颗粒材料中力链群落的摩擦与压力依赖性

颗粒材料通过力链网络传递应力。尽管这些力链对表征系统的应力状态和动力学特性至关重要，但目前尚无统一的框架来量化其性质。近期，网络科学工具被视为实现此类描述的一种有前景的途径。在本文中，我们将群落检测技术应用于一系列颗粒间摩擦系数和约束压力下数值生成的球体堆积。为了提取链状特征，我们使用了一种结合近期开发的地理零模型 \cite{Bassett2015} 的模块度最大化方法，并通过最小化检测到的群落的归一化凸包来优化该技术以检测分支结构。我们通过群落大小（粒子数）、网络强度（内力）和归一化凸包比（稀疏度）来表征力链群落。我们发现前两者表现出近似线性的相关性，因此很大程度上是冗余的。对于压力 $P$ 和颗粒间摩擦 $\mu$，我们观察到了行为的交叉。在 $\mu \lesssim 0.1$ 时，堆积对压力表现出更高的敏感性。此外，我们确定了一个交叉压力，在该处摩擦依赖性从低 $\mu$ 时拥有更多大/强群落转变为高 $\mu$ 时的情况。我们通过与系统垂直轴上群落的空间分布进行比较来解释这些现象。这些结果为研究颗粒系统的介观结构提供了新工具，并为基于力链结构的简化描述铺平了道路。