力链结构的拓扑与几何度量

开发定量方法以表征密堆颗粒介质中力链的结构性质，是理解或预测堆积宏观物理性质的重要一步。发展此类方法的一个有前景框架是网络科学，它可将颗粒位置和力接触转化为图，其中颗粒由节点表示，颗粒间作用力由加权边表示。应用基于网络的社区检测技术提取力链，为开发力链结构统计打开了大门，旨在识别不同堆积间的形状差异，并为从介观网络特征构建块体材料性质预测奠定基础。在此，我们讨论任意二维堆积中力链介观结构的一组三个相关但本质不同的度量，包括一个利用代数拓扑工具导出的新统计量，它们共同提供了力链架构分析的工具集。我们通过检测力链架构随压力的变化演示了该工具集的效用。总体上，这些技术可推广到三维堆积，以及评估应力或应变下堆积的连续变形。