阻塞转变以上颗粒堆积中的剪切模量与剪胀软化

我们通过实验研究了单层双分散摩擦颗粒在阻塞转变过程中对非均匀剪切扰动的力学响应。我们在堆积内部膨胀一个侵入体，并利用光弹技术和跟踪技术测量颗粒尺度的诱导剪切应变和应力。我们在低至 0.001 的应变振幅下，以及在阻塞转变周围 2% 变化范围内的堆积分数区间内，实验量化了本构关系。在转变处出现了强烈的非线性效应：剪切模量和剪胀均在微小应变下发生剪切软化，直到达到恢复有效线性的临界应变。通过标度分析提取了临界应变及相关临界应力对距阻塞距离的依赖关系。我们验证了当将这些本构定律应用于控制力学平衡的方程时，会得到观测到的应力和应变分布。这些分布在靠近膨胀体的有效线性区域和远离它的真正非线性区域之间表现出空间交叉。交叉长度在阻塞转变处发散。