2005年6月28日
用变色塑料圆筒代替大量颗粒状材料，杜克大学物理学家已经创造了一种计算机可测试的方法，来预测，一个粒子一个粒子地，如何在大的组合中推动、轻推和推挤边缘。
大量不可预测的颗粒——从容易发生雪崩的雪地上的冰块到巨大的煤仓里的煤欧洲杯猜球平台炭——可能突然改变行为，有时会带来灾难性的后果。这种变化的发生是因为粒状物质可以根据环境改变“相”，从固态变为液态。欧洲杯足球竞彩
这项新技术代表了“一个长期目标的重要一步，该目标是建立一个精确的模型，描述颗粒材料如何从最小的颗粒尺度向上相互作用，”说欧洲杯足球竞彩罗伯特百灵达他是杜克大学的物理学教授。
周四在一份报告中,2005年6月23日出版的《自然》杂志上,百灵达和他的研究生Trushant Majmudar数学上灵活的方式跟随部队如何描述颗粒质量的涟漪在实验室版本——二维矩形包含大约2500“谷物”——在这种情况下特殊的“光弹性圆柱体。
这些圆柱体之所以叫“双折射”是因为它们在压力下会“双折射”。这种双折射意味着，无论在它们的表面施加什么力，当通过偏振光滤光片观察时，它们的可压缩塑料表面都会发生类似小丑的颜色变化。
在美国国家科学基金会(National Science Founda欧洲杯线上买球tion)和美国国家航空航天局(NASA)的支持下，杜克大学的研究人员建造了一个侧面可移动的实验框架，可以从上到下、从一边到另一边不断压缩麦田。
随后，Majmudar煞费苦心地绘制出，当运动框架传递的力弯曲传播光波时，每个圆柱体的部分颜色是如何从半透明的中性色转变为绿色、红色和蓝色的。
经过两年的努力，这位研究生利用这些实验光弹性观察，建立了描述这种现象的数学模型。
他用一套19世纪的方程式作为框架，加上他自己对圆柱体内部和之间应力的计算。然后，他用数学方法“逆转时间”，以追踪力是如何从一个圆柱体传递到另一个圆柱体，并返回到框架边缘的初始推力。
杜克大学的研究人员在电脑上运行了Majmudar的改进方程，即所谓的逆算法。他们在《自然》杂志上发表的一篇论文的插图显示，计算机计算出的晶粒应力转移图与实验结果非常相似。
计算结果和实验结果都表明，当受限圆柱体在一个方向被挤压而在另一个方向被放松时，应力会在整个床层产生长期影响——通过延伸的“力链”，从一个粒子到另一个粒子呈锯齿状转移。
相反，当上下压力的增加与左右压力的增加相同时，只会产生短距离的力链。
贝林格的杜克实验室早在20世纪90年代末就用类似的光弹性圆柱创造并研究了力链。但他说，当时研究人员除了测量粒子上的平均力之外，还无法做更多的事情。欧洲杯猜球平台
“整个算法的数学基础早在19世纪就已经为人所知，”Majmudar补充道。“光弹性在50年前就已经为人所知。但之前做这些计算的方法是手工的，用笔和纸。这对我们想做的研究不是很有用。
“让它以一种自动化的方式工作，让计算机可以运行它，并在足够大的范围内应用它，以提出物理学家想要答案的问题，这是一件棘手的事情。”
Behringer补充说:“这是确定每个大量粒子之间接触时的力的第一组研究。欧洲杯猜球平台正是这种快速高效的能力使这项研究从视觉的领域——看到力链——变成了真正的定量研究。从某种意义上说，这已经是最好的结果了。”
这两位作者在《自然》杂志的新论文中写道，有了这种新的视角，“我们现在可以解决各种重要问题，比如干扰过渡的性质和颗粒系统的响应功能。”
Behringer还在杜克大学普拉特工程学院(Duke's Pratt School of Engineering)担任二级教员，他说，“干扰过渡”一词指的是将颗粒状物质相互作用从液体状态转变为固体状态的变化，使它们“堵塞”在煤炭漏斗等容器中。
“长期目标是有一个精确的模型来描述颗粒材料，从最小的尺度开始，到足够大的尺度，比如对想要设计料斗的人来说。”欧洲杯足球竞彩
《自然》杂志的最新报告紧随其后http://www.dukenews.duke.edu/2005/05/grainchange.html由Behringer和他的博士后研究员Karen Daniels于2005年4月29日发表在《物理评论快报》上。那篇论文描述了一种可控制、可测量的方法，可以使颗粒材料在“固体”和“液体”状态之间交替。欧洲杯足球竞彩