致密摩擦悬浮液简单剪切的本构模型

离散粒子模拟被用于研究粘性液体中致密、稳定、摩擦颗粒悬浮液的剪切流变学，旨在开发任意应力下稳态剪切流的本构模型。随着固体体积分数$\phi$增加到临界体积分数以上，这些悬浮液经历越来越强的连续剪切增稠（CST），并且在一定范围的$\phi$内观察到不连续剪切增稠（DST）。当在控制应力下研究时，DST 行为与稳态应力作为剪切率函数的非单调流动曲线相关。最近的研究将剪切增稠与随着应力增加从主要润滑接触转变为主要摩擦接触联系起来。在本研究中，我们在广泛的无量纲参数$(\phi,\tilde{\sigma}$, 和$\mu)$范围内模拟了这种行为，其中$\tilde{\sigma} = \sigma/\sigma_0$是无量纲剪切应力，$\mu$是颗粒间摩擦系数：量纲应力为$\sigma$，且$\sigma_0 \propto F_0/ a^2$，其中$F_0$是接触处排斥力的大小，$a$是颗粒半径。数据已被用于填充 Wyart 和 Cates [Phys. Rev. Lett.{\bf 112}, 098302 (2014)] 的润滑至摩擦流变学模型，该模型基于两个粘度发散或“堵塞”点的概念：低应力润滑态下的体积分数$\phi_{\rm J}^0 = \phi_{\rm rcp}$（随机密堆积），以及摩擦态下任何非零$\mu$对应的$\phi_{\rm J} (\mu) < \phi_{\rm J}^0$；一个推广形式还提供了法向应力响应以及剪切应力。基于模拟结果开发了该材料的流动状态图。