大振幅振荡剪切中第一法向应力差的自洽傅里叶-切比雪夫表示
软凝聚态物质
2026-04-14 v1
摘要
大振幅振荡剪切（LAOS）是表征广泛材料非线性粘弹性的关键技术。迄今为止的大多数研究聚焦于振荡应变输入下的剪切应力响应。然而，对于聚合物熔体等高弹性材料，在足够大的应变下，时变的第一法向应力差 可能远大于剪切应力，成为探测材料非线性特征的灵敏探针。我们提出了一种傅里叶-切比雪夫框架，用于分解 LAOS 中生成的 材料函数的高阶谱内容。这一新的分解首先通过准线性上随体麦克斯韦模型和完全非线性 Giesekus 模型的二阶和四阶响应分析加以说明。随后，我们利用这一新框架分析一种粘弹性硅聚合物和一种热塑性聚氨酯熔体的实验数据。此外，我们将该分解与近期发展的 Gaborheometry 应变扫描技术相结合，使得仅需一次从小应变到大应变的实验扫描即可从实验法向力数据中快速且定量地确定 材料函数。我们验证了实验数据满足准线性极限下振荡剪切应力与 之间的渐近联系，确保了自洽性。该框架用于分析法向应力差，与已建立的剪切应力 LAOS 分析框架互补，丰富了材料特异性数据集，从而更全面地量化广泛软材料的重要非线性粘弹性特性。
引用
@article{arxiv.2510.09453,
title = {Self-Consistent Fourier-Tschebyshev Representations of the First Normal Stress Difference in Large Amplitude Oscillatory Shear},
author = {Nicholas King and Eugene Pashkovski and Reid Patterson and Paige Rockwell and Gareth H. McKinley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09453},
year = {2026}
}