软硬性材料恒定应变条件下的剪切应力积累

本文研究了两种软硬性材料——黏土悬液与硅膏——在恒定施加应变条件下的瞬态流变行为，强调其非典型的剪切应力积累特征。对于两种材料，弹性模量和静止屈服应力均表现出随时间变化的老化现象。此外，在强烈的预剪切（即剪切熔化或解构）后，材料的松弛时间表现出对样品老化的超线性依赖，提示出现了超老化动力学。我们指出，这些特征与以局部应力最低点为特征的稳态剪切应力-剪切率流曲线的非单调特性相一致。当稳态剪切流动突然停止且总施加样品应变保持恒定时，两种材料均表现出剪切应力的初始松弛，随后出现剪切应力的积累，导致剪切应力随时间演化出现局部最低点。对于黏土悬液，上述效应的强度随预剪切率的提高而增大；而对于硅膏，此类效应基本独立于预剪切率。我们还提出一种简单的时变线性马克斯韦模型，该模型定性地预测了剪切应力积累与弹性模量单调增加直接相关，为这一特殊现象提供了深刻的洞察。