密集颗粒材料的流变物理学：平面剪切流的离散模拟

我们利用离散模拟，在给定压力和剪切速率的情况下，研究了由摩擦、非弹性圆盘组成的密集集合体的稳态平面剪切流。我们表明，在刚性颗粒极限下，剪切状态由单个无量纲数——惯性数I决定，它描述了惯性力与压力之比。I值小对应于土力学的准静态状态，而I值大对应于动力学理论的碰撞状态。这些剪切状态是均匀的，并在准静态状态下变得间歇性。当I在中间状态增加时，我们测量到固体分数从最大堆积值近似线性下降，有效摩擦系数从静态内摩擦值近似线性增加。根据这些剪胀和摩擦定律，我们推导出密集颗粒流的本构定律，包含塑性库仑项和粘性巴格诺尔德项。我们还表明，相对速度涨落遵循I的函数标度律。颗粒的力学特性（恢复系数、摩擦和弹性）在中间状态影响很小。然后，我们解释了摩擦定律如何与接触力的角度分布相关，以及为什么局部摩擦力对宏观摩擦的贡献很小。最后，作为非均匀应力分布的一个例子，我们描述了添加重力时的剪切局域化。