关于简单屈服应力流体行为的存在性

泡沫、浓缩乳液、稠密悬浮液或胶体凝胶等材料属于屈服应力流体。其稳态流动行为通常由 Herschel-Bulkley 定律表征，并通过标准流变测量技术进行描述。允许测量局部流动属性（速度和体积分数场）的技术的出现，导致了新复杂行为的观测。研究表明，许多此类材料在均匀剪切应力场中表现出剪切带化，这是简单屈服应力流体的标准稳态本构定律所无法解释的。在某些情况下，还观察到各种条件下的速度场无法用单一本构定律建模，需要非局部模型来描述流动。这可能会让人对这类系统的宏观表征产生怀疑，并引发是否有任何材料在某些条件下表现为 Herschel-Bulkley 材料的疑问。在本文中，我们探讨了简单屈服应力流体行为的存在性问题。我们首先回顾了文献中的实验结果，并指出了导致流动不均匀性和非局部效应的主要因素（物理属性、实验程序）。这促使我们提出了一套明确的程序，以确保研究的是材料的稳态体相属性。我们利用该程序通过 MRI 技术研究屈服应力流体流动。我们关注软粒子（泡沫、浓缩乳液、Carbopol 凝胶）的非触变性稠密悬浮液。我们表明，只要在与材料介观元素尺寸相比足够宽的间隙几何结构中进行研究，这些材料就表现为“简单屈服应力流体”：它们是均匀的，不表现出稳态剪切带化，且其在简单剪切中的稳态流动行为可以用局部连续单调本构方程建模，该方程能解释各种条件下的流动并与宏观响应相匹配。