阻塞转变附近球堆积的结构与力学特性：从完全非晶到准有序结构

利用离散元法在三维空间中生成力学稳定球堆积，其结构有序度跨度宽广，从完全非晶到准有序结构，由键取向序参量刻画。当堆积压力 $p$ 从阻塞转变处的临界刚性极限（$p \approx 0$）变化到更稳健系统（$p \gg 0$）时，配位数 $z$ 遵循熟知的随压力的标度关系，即 $\Delta z = z - z_c \sim p^{1/2}$，其中 $z_c = 2d = 6$（$d=3$ 为空间维度）。尽管先前已指出 $\Delta z$ 确为决定堆积性质的控制参数，但本文展示了堆积结构如何对堆积的力学性质产生重要影响。具体而言，我们发现弹性（体积模量 $K$ 与剪切模量 $G$）模量——统称 $M$——成为 $\Delta z$ 与结构的函数，以至于 $M-M_c \sim \Delta z$。此处 $M_c$ 为阻塞转变处弹性模量的值，其依赖于堆积的结构。特别是，零剪切模量 $G_c=0$ 是完全非晶堆积的特有特征，而更有序的堆积取更大正值 $G_c > 0$。