球体与圆盘撞击颗粒介质的标度律与动力学

对撞击颗粒介质的球体和圆盘的加速度直接测量揭示了简单的幂律标度以及复杂的动力学，后者兼具流体和固体行为的特征。穿透深度与撞击速度呈线性标度关系，而对于足够大的撞击速度，碰撞持续时间为常数。这两个量均表现出对球体直径、密度以及重力加速度的幂律依赖关系。撞击过程中的加速度特征表现为两次跃变：初始接触时快速且依赖于速度的增加，以及撞击物体静止时同样急剧且依赖于深度的减小。检查这些特征附近球体所受的测量力，导出了一个新的基于实验的颗粒碰撞力模型。我们在最近提出的唯象模型背景下讨论我们的发现，这些模型虽能捕捉撞击的定性动力学特征，但在定量上以及无法捕捉穿透过程中发生的显著加速度波动（这些波动取决于被撞击材料）方面存在不足。