球形颗粒堵塞堆积的压强依赖剪切响应

纯排斥球形颗粒堆积在堵塞起始附近对无热准静态简单剪切的力学响应高度非线性。先前研究表明，在小压强 $p$ 下，系综平均静态剪切模量 $\langle G-G_0 \rangle$ 按 $p^\alpha$ 标度，其中 $\alpha \approx 1$，但在特征压强 $p^{**}$ 以上，$\langle G-G_0 \rangle \sim p^\beta$，其中 $\beta \approx 0.5$。然而，我们发现单个堆积的剪切模量 $G^i$ 在接触网络不变的几何族中通常随 $p$ 线性减小。我们澄清了这一矛盾：虽然剪切模量在几何族内确实线性减小，但 $\langle G \rangle$ 还依赖于几何族间转变时发生的 $\langle G \rangle$ 不连续跳跃的贡献。对于 $p > p^{**}$，几何族与重排对 $\langle G \rangle$ 的贡献符号相反，且在所有系统尺寸下保持可比。$\langle G \rangle$ 可由一个在两个幂律指数 $\alpha$ 和 $\beta$ 之间平滑过渡的标度函数描述。我们还展示了{\|压缩去堵塞\|}现象，即堵塞堆积可通过各向同性压缩发生去堵塞。