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软玻璃态材料剪切启动的连续介质建模

软凝聚态物质 2022-09-21 v2 材料科学 流体动力学

摘要

屈服应力流体(YSFs)表现出双重性质,其标志是存在屈服应力:低于屈服应力时 YSFs 为固体,高于屈服应力时则像液体一样流动。在施加剪切速率 γ˙\dot\gamma 下,固到液的转变伴随着复杂的时空场景。尽管如此,文献中报道的普遍现象可归结为一个简单序列:可分为以所谓“应力过冲”为特征的短时响应,随后是应力弛豫至稳态。这种弛豫可能持续长久,通常涉及剪切带的生长(可能仅为瞬态或在稳态下持续),也可能 abrupt,此时固到液的转变类似于脆性材料的破坏,涉及雪崩。此处我们使用基于空间分辨流动性方法的连续介质模型,来合理化 YSFs 剪切诱导屈服的完整场景。我们的模型给出了应力最大值坐标随 γ˙\dot\gamma 变化的标度关系,其与文献中提取的实验和数值数据高度吻合。此外,我们的方法表明该标度与运动边界附近流化边界层的生长动力学紧密关联。然而,该标度独立于该层的归宿以及 YSFs 的长期行为。最后,当纳入“长程”关联时,我们表明模型呈现出延性到脆性的转变,即应力过冲缩减为与雪崩相关的尖锐应力跌落,这影响了应力最大值随 γ˙\dot\gamma 的标度。我们的工作提供了 YSFs 中剪切诱导屈服的统一图像,其复杂时空动力学与非局域效应深度关联。

关键词

引用

@article{arxiv.2103.17071,
  title  = {Continuum modelling of shear start-up in soft glassy materials},
  author = {Roberto Benzi and Thibaut Divoux and Catherine Barentin and Sébastien Manneville and Mauro Sbragaglia and Federico Toschi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2103.17071},
  year   = {2022}
}

备注

24 pages, 19 figures