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Vibrational similarities in jamming-unjamming of polycrystalline and disordered granular packings

Petit, Juan und Ganguly, Saswati und Sperl, Matthias (2025) Vibrational similarities in jamming-unjamming of polycrystalline and disordered granular packings. Physical Review Research, 7 (033040), Seiten 1-8. American Physical Society. doi: 10.1103/yk2h-zr63. ISSN 2643-1564.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1103/yk2h-zr63

Kurzfassung

We investigate the vibrational properties of polycrystalline monodisperse and disordered bidisperse granular packings during jamming and unjamming using discrete element method simulations. Both systems deviate from Debye scaling at low frequencies (ω), but only bidisperse packings exhibit a low-ω plateau. The low ω exponent (α) in bidisperse packings evolves smoothly from zero (plateau) to near one (Debye scaling) with increasing packing fraction, whereas in polycrystalline packings, it changes discontinuously near jamming/unjamming, due to the nature of the contact network rearrangements. Despite structural modifications during the compression-decompression cycle, the exponent remains unchanged at the same distance from jamming density, regardless of the history. Nonaffine displacements and contact orientational order further confirm that structural features that impact low-ω vibrational states and, hence, mechanical properties are largely restored upon decompression, reinforcing vibrational similarities between jamming and unjamming states.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214760/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Vibrational similarities in jamming-unjamming of polycrystalline and disordered granular packings
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Petit, JuanDLRhttps://orcid.org/0000-0002-9385-4181NICHT SPEZIFIZIERT
Ganguly, SaswatiDLR-MPNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sperl, MatthiasMatthias.Sperl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9525-0368187864095
Datum:8 Juli 2025
Erschienen in:Physical Review Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1103/yk2h-zr63
Seitenbereich:Seiten 1-8
Verlag:American Physical Society
ISSN:2643-1564
Status:veröffentlicht
Stichwörter:granular matter, jamming
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Modellsysteme
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Sperl, Matthias
Hinterlegt am:14 Jul 2025 11:35
Letzte Änderung:28 Jul 2025 12:43

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