软玻璃态材料中剪切介导的拉伸流动与屈服

在本工作中，我们研究了各种软玻璃态材料薄膜的变形行为，这些材料同时受到两种蠕变流场的作用：施加扭矩产生的旋转剪切流动和施加法向力产生的拉伸流动。我们研究了具有不同微观结构的各种软玻璃态材料在组合流场下的一般行为，如发胶、乳胶漆、剃须泡沫和黏土悬浮液。在保持其他应力分量不变的情况下，增加某一应力分量的强度，不仅会导致该分量自身方向上预期的变形增强，还会导致另一方向上更大的应变。观察到 Herschel-Bulkley 模型可以定性地解释这种行为。材料中诱发的拉伸流动最终会导致材料失效。有趣的是，观察到失效时间不仅强烈依赖于法向力，还依赖于施加的旋转剪切应力。我们认为，存在一种三维阻塞结构，只要施加的应力具有足够的量级，无论方向如何，都会导致整体解阻塞，从而产生所观察到的行为。此外，我们观察到与两种流场各种组合相对应的拉伸应变和旋转应变时间曲线中的自相似性。这一观察表明，仅仅是所涉及的时间尺度发生了平移，而过程中所遵循的路径保持不变。我们还通过确定正交应力的不同组合构建了各种软玻璃态材料的相图，超过该组合应力材料即发生屈服。在顶板施加拉伸力主导流动的极限下，估算的屈服应力表现出分散性，这可能源于指状不稳定性。除这一偏差外，当应力张量不变量超过屈服应力时观察到屈服现象，验证了 Von Mises 准则。