颗粒堆积体：非线性弹性、声传播与集体弛豫动力学
软凝聚态物质
2009-11-11 v1
摘要
对球体颗粒集合进行各向同性压缩的实验表明，其剪切模量和体积模量随围压的变化快于赫兹-明德林接触弹性有效介质理论（EMT）预测的 1/3 次方律。此外，发现模量之比比弹性理论预测值大一个常数。理解这些差异一直是颗粒物质领域的一个长期问题。在此，我们对弹性理论在颗粒材料中的适用性进行了检验。我们通过声传播实验、数值模拟和理论研究，来理解各向同性加载下变形的软球颗粒集合的弹性响应。我们得到的系统弹性模量行为与实验结果吻合得很好。我们表明，弹性理论部分地描述了压缩载荷下系统的实验和数值结果。然而，对于剪切扰动下的系统，特别是对于没有切向力和摩擦的堆积体，该理论严重失效。我们的工作表明，正确的处理不仅应包括纯弹性响应，还应包括与结构无序和颗粒非仿射运动相关的集体弛豫机制。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0503053,
title = {Granular Packings: Nonlinear elasticity, sound propagation and collective relaxation dynamics},
author = {Hernan A. Makse and Nicolas Gland and David L. Johnson and Lawrence Schwartz},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0503053},
year = {2009}
}
备注
21 pages, 13 figures