描述屈服前固体与屈服后液体行为的代数型触变性弹黏塑性本构方程
软凝聚态物质
2023-06-19 v2 流体动力学
地球物理
摘要
构建一个恰当的弹黏塑性本构方程是具有挑战性的，尤其是对于描述屈服前固体与屈服后液体行为的模型。Oldroyd 1946 年的公式是最早解释该现象的模型之一，然而其屈服前简单线弹性与准静态变形的假设使模型过于理想化。同时，准静态屈服前变形假设在未满足准静态条件时，为屈服前黏性与塑性变形留下了可能。多数早期模型遵循 Oldroyd 屈服前线弹性假设。本文讨论基于结构参数的触变性非线性弹黏塑性本构模型，适用于可逆与不可逆触变性材料。本工作中，我们考虑了屈服前的非线性弹性与塑性行为。尽管只是一个简单的代数方程，我们的模型利用相同参数但不同剪切历史，解释了低剪切速率下的黏度平台与发散的零剪切速率黏度。我们的模型还预测了实验可观测的瞬态与稳态剪切带。此外，我们的模型有效预测了启动流中等待时间依赖的应力过冲、剪切斜坡中的应力滞后、突降剪切速率测试结果以及黏度分岔现象。在稳态下，根据剪切历史，它可退化为 Bingham、Herschel-Bulkley 型或牛顿流体模型。与现有模型所需的六或七个参数相比，我们的不可逆与可逆模型分别仅需四和五个参数。凭借更少的参数，我们的模型较好地预测了近期实验结果。当前框架有潜力为 Bingham 模型提供可能的物理解释。
引用
@article{arxiv.2303.07718,
title = {An algebraic thixotropic elasto-viscoplastic constitutive equation describing pre-yielding solid and post-yielding liquid behaviours},
author = {Lalit Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.07718},
year = {2023}
}
备注
49 pages, 15 figures