悬浮液固化中的壁面摩擦与 Janssen 效应

我们研究刚性边界对冻结悬浮液的力学效应。为此，我们在薄样品中进行单分散悬浮液的方向性固化，并记录在固化前沿处形成的致密颗粒层厚度 h。我们证实了 h 随固化速率 V 演化的一个 regime 转变：高速时呈反比关系，低速时趋势弱得多。通过建模颗粒捕获临界态中的力平衡及整个层中的耗散现象，我们将前者演化关联于黏性耗散，后者关联于刚性样品板的固体摩擦。固体摩擦被证明在整个层上诱导了 Janssen 效应的类似现象。我们确定了其对颗粒与板间摩擦系数、颗粒层中 Janssen 重定向系数及样品深度的依赖关系。所得关系对数据的拟合在所有样品深度下均证实其适用性，并定量确定了主要参数，尤其是 Janssen 特征长度及上述 regime 间的转变厚度 h。总之，本研究厘清了边界对冻结悬浮液的力学影响，并从一般视角为冻结悬浮液与颗粒材料问题之间提供了桥梁。