层次化颗粒堆的压缩行为数值研究
软凝聚态物质
2025-06-26 v1 地球与行星天体物理
地球物理
摘要
由聚合物组成的层次化颗粒堆是从地球科学到行星科学中的关键结构特征之一，从地震区的断层粉尘到彗星内部结构。虽然已有实验研究表明其 packing 结构呈现 multi-step 演化，但该假设缺乏数值验证。在本研究中，我们使用离散元方法进行大规模数值模拟，以探讨层次化颗粒堆的压缩行为。我们成功复现并确认了三阶段演化过程：(i) 聚合物 packing 结构的重新排列，(ii) 小颗粒的塑性变形，(iii) 组成颗粒的弹性变形。此外，我们开发了一个用于压缩曲线的半解析模型，为压缩阶段和结构动力学提供了见解。我们的发现可用于 modeling 彗星的内部密度轮廓，以及理解小型冰体的早期热力学演化。
引用
@article{arxiv.2505.12850,
title = {Numerical Investigation on the Compressive Behavior of Hierarchical Granular Piles},
author = {Sota Arakawa and Mikito Furuichi and Daisuke Nishiura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.12850},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Earth, Planets and Space