平面颗粒组装体的基本结构特征：自组织以及摩擦和初始状态的标度消除

我们通过对多分散摩擦圆盘二维组装体进行数值实验，并研究颗粒固体基本结构单元——四元体 (Qs) 的涌现性质（其统计具有普适性 [1]），从而确定了决定颗粒系统微观结构 (MS) 统计的基本因素。分析了结构和堆积分数对摩擦及初始状态的依赖性，并报告如下结果：1. 推导了平均 Q 体积的解析公式，其变量包括：平均配位数、堆积分数和 rattlers（自由颗粒）分数。2. 推导了平均配位数与去 rattlers 堆积分数之间唯一的、与初始状态无关的关系。我们用不同系统的数据支持了这一关系。3. 所有系统的 Q 体积分布坍缩到一条具有指数尾部的曲线上。4. 将 Q 体积分布分解为条件分布，每一个也都坍缩到单条曲线上。5. 平均 Q 体积随颗粒间摩擦系数的增加而减小，这一效应在高阶单元中尤为显著。我们认为这种现象是由于形状不规则的稳定单元概率增加所致，并通过此处开发的自由单元解析模型进行了验证。我们得出结论，原则上 MS 特征主要由堆积过程决定，而摩擦和初始状态的影响可以被标度消除。然而，机械约束略微限制了大单元中小 Q 体积的出现，这确实取决于摩擦。我们量化了这些单元偏离精确坍缩的程度。6. 我们认为，我们的结果支持了这样一种观点，即系综颗粒统计力学不满足传统统计力学的均匀测度假设。