软多孔材料中周期载荷引起的流动与变形
流体动力学
2023-06-30 v2 软凝聚态物质
摘要
软多孔材料,如生物组织和土壤,在各种自然和工业环境中都会受到周期变形。这些变形的详细流动与力学机制尚未得到系统研究。在此,我们通过在一维模型问题中识别并探索与周期变形相关的完整参数空间来填补这一空白。我们使用大变形孔隙弹性理论,考虑广泛的载荷周期和振幅。我们识别出两种不同的力学机制,区分依据是载荷周期相对于孔隙弹性特征时间尺度是慢还是快。我们给出了任意振幅下慢载荷以及任意周期下无穷小振幅的解析解。我们利用这些解析解和完整的数值解,探究了随着周期减小变形在可渗透边界附近的局部化,以及随着振幅增大非线性效应的出现。我们表明,大变形导致每个循环的加载与卸载阶段在孔隙度和流体通量分布方面呈现不对称性。
引用
@article{arxiv.2212.12166,
title = {Flow and deformation due to periodic loading in a soft porous material},
author = {Matilde Fiori and Satyajit Pramanik and Christopher W. MacMinn},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.12166},
year = {2023}
}