热界面脂膏中应力积累与松弛的数据驱动流变表征
软凝聚态物质
2023-10-03 v2 应用物理
摘要
热脂膏常作为热界面材料使用，是由基聚合物分散致密金属（或陶瓷）填料颗粒以改善材料传热性能的复杂糊状混合物。其复杂流变特性影响热界面材料在整个寿命期内的性能。我们对热脂膏进行流变实验，观察到应力松弛与应力积累两种状态。此类复杂类流体材料的时间依赖流变行为未被常用于描述这些材料的稳态剪切稀化模型所捕捉。我们发现触变-弹-黏-塑性（TEVP）与非线性弹-黏-塑性（NEVP）本构模型分别刻画了观察到的应力松弛与积累状态。具体地，我们基于物理信息神经网络（PINNs）的数据驱动方法使用这些模型。PINNs 用于求解由实验动态响应确定流变模型参数的反问题。该训练数据由使用剪切流变仪在不同（恒定）剪切速率下的启动流实验生成。我们通过将学习的模型预测的剪切应力演化与未用于训练数据集的剪切速率下的实验比较来验证“学习”模型。我们进一步通过数值求解正问题以确定输入阶跃应变剖面下的剪切应力演化，从而验证学习的 TEVP 模型。同时，NEVP 模型通过与材料流动曲线的稳态 Herschel–Bulkley 拟合比较得到进一步验证。
引用
@article{arxiv.2304.12104,
title = {Data-driven rheological characterization of stress buildup and relaxation in thermal greases},
author = {Pranay P. Nagrani and Ritwik V. Kulkarni and Parth U. Kelkar and Ria D. Corder and Kendra A. Erk and Amy M. Marconnet and Ivan C. Christov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.12104},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 10 figures; v2 included new validation appendices; to appear in J. Rheol