Are stress-free membranes really 'tensionless'?
近年来,有人认为,驱动流体膜波动的张力参数不同于所施加的侧向应力,即“框架张力”。特别地,无应力膜被预测为具有残余波动张力。在本文中,这一论点被重新考虑,并显示出内在的不一致-在这个意义上,线性化的理论,蒙赫模型,是用来预测非线性效应。此外,一维刚性膜的数值模拟清楚地表明,第一,膜的内部“固有”应力确实不同于框架张力,但第二,波动仍然是由框架张力驱动的。在此假设下,Monge模型的预测与跨越几个数量级的刚度和张力值的模拟数据非常吻合。
2012-04-10 cond-mat.soft
Connecting shear localization with the long-range correlated polarized stress fields in granular materials
非晶态固体中一个长期存在的难题是剪切局部化,其中局部塑性形变涉及在几个颗粒间距离的小区域中的合作颗粒重排,自组织成剪切带并最终导致材料失效。了解非晶态固体的结构和动力学之间的联系在物理学、材料科学、岩土工程和土木工程以及物理学中是必不可少的。在这里,我们展示了剪切局部化和内部应力在各向同性堵塞的颗粒材料受到剪切的内在结构之间的深层联系。具体来说,我们发现强(反)之间的相关性的微剪切带和两个极化应力场沿两个方向的最大剪切。通过探讨力网络的张量特征和旋转对称性,我们揭示了这种深刻的联系是剪切对称破缺的结果。最后,我们提供了坚实的实验证据长程相关的固有剪应力在各向同性堵塞颗粒系统。
2020-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Contribution to Viscosity from the Structural Relaxation via the Atomic Scale Green-Kubo Stress Correlation Function
本文研究了过冷液体中排斥粒子的二元模型的结构弛豫与粘性之间的关系。所使用的方法是基于宏观格林-久保应力关联函数到原子级应力之间的关联函数的分解。以前,我们使用的方法来研究一个铁的单组分质点系。振动运动的作用已通过演示粘度和剪切波之间的关系传播了很大的距离。然而,在我们以前的考虑中,我们没有讨论结构弛豫的作用。在这里,我们建议,从结构弛豫粘度的贡献,可以考虑通过考虑的贡献,从原子应力自相关项只考虑。然而,这一结论并不意味着只有自相关项代表结构弛豫对粘度的贡献。以前的粘度的结构松弛的作用已经解决了通过考虑固有结构之间的过渡和模式耦合理论内的其他作者。本文从母液和母液中原子级应力关联的角度研究了结构弛豫,并与固有结构的结果进行了比较。我们的研究结果表明,在过冷液体制度的振动粘度的贡献延伸的时间,这是远远大于爱因斯坦的振动周期和远远大于所需的时间,剪切波传播的模型系统。除了解决原子水平的剪切应力的相关性,我们还研究了原子水平的压力元素之间的相关性。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Do solids flow?
固体与液体在本质上不同吗?为了诱导流动,必须施加有限的应力吗?或者,所有的固体只是在有限的时间尺度上看起来是刚性的,如果施加一个无穷小的剪切应力,最终会流动吗?令人惊讶的是,这些简单的问题是一个争论的问题,仍然缺乏明确的答案。在这里,我们表明,固体只是一个时间尺度依赖的概念:平衡态的物质,自发地打破平移不变性,例如晶体,流动,即使是一个无穷小的应力施加。然而,它们这样做的方式本质上不同于普通液体,因为它们的粘度发散为零的剪切应力与一个本质的奇点。我们发现一个超缓慢的减少的剪切应力作为剪切速率的函数,这解释了流变流动曲线中确定的表观屈服应力。此外,我们认为,一个交替剪切的频率$ω$和振幅$γ$应导致一个动态的相变线($ω$,$γ$)平面,从一个“流动”到一个“非流动”相。最后,我们将我们的结果应用到晶体,显示相应的微观过程导致流动和讨论可能的实验研究。
2010-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Restructuring of colloidal aggregates in shear flow: Coupling interparticle contact models with Stokesian dynamics
介绍了一种将颗粒间接触模型与斯托克斯动力学(SD)耦合的方法来模拟流动条件下的胶体聚集体。接触模型模拟了团簇内颗粒之间的内聚连接的弹性和塑性行为。因此,簇可以在低应力下保持它们的结构,而在足够高的应力条件下可能发生重构甚至断裂。SD是一种有效的方法来处理的长期和多体的水动力相互作用的低雷诺数流动的性质。利用这一耦合模型,研究了剪切力逐步增加条件下胶体聚集体的结构重组。不可逆的压实发生由于流体动力学应力的增加对集群。结果表明,大部分分形团簇被压实成棒状堆积结构,而其他分形团簇则表现为各向同性压实。
2012-12-17 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Exact Rheology of Uniform Shear Flow in a Gas of Inelastic and Rough Maxwell Particles
Universidad de Extremadura(埃斯特雷马杜拉大学);Universidade Federal do Paraná(巴拉那联邦大学)
研究了粗糙Maxwell颗粒气体中均匀剪切流的精确流变学,推导了非牛顿粘度和摩擦系数的表达式,揭示了粗糙度对流变性质的非单调影响。
2026-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress overshoot, hysteresis and Bauschinger effect in sheared dense colloidal suspensions
通过实验和数值模拟研究了高分子凝胶颗粒的稠密布朗悬浮液的力学非线性响应。它示出了一个恒定的剪切速率的应用程序的响应取决于以前的历史的悬浮液。当流动从静止的悬浮液开始时,它表现出弹性响应,随后是应力过冲,然后是塑性流动状态。相反,在流动反向后,应力过冲不会发生,并且表观弹性模量降低,而数值模拟显示局部微观结构的各向异性相对于宏观应力延迟。
2022-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Darcy's law of yield stress fluids on a treelike network
本文将树状多孔结构中屈服应力流体的流动映射为 Cayley 树上的无序有向聚合物,精确推导并由模拟验证了非线性 Darcy 定律。
2024-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear-induced sedimentation in yield stress fluids
粗颗粒的重力稳定性是稠密悬浮体(新鲜混凝土、食品等)中的一个重要问题。一方面,已知当填隙糊剂具有足够高的屈服应力时,它们在静止时是稳定的;另一方面,尚不可能预测给定材料在流动期间是否保持均匀。使用MRI技术,我们研究了在库埃特几何模型密度不匹配的非胶体颗粒在屈服应力流体中的悬浮液的流动过程中的颗粒体积分数的时间演化。我们观察到,剪切诱导沉降的颗粒在所有系统中,这是稳定的休息。沉降速度随剪切速率和粒径的增大而增大,随间隙液屈服应力的增大而减小。在低剪切速率(“塑性状态”),我们表明,这种现象可以模拟考虑的间隙流体的行为像一个粘性流体-的粘度等于剪切流体的表观粘度-在垂直于剪切方向。在较高的剪切速率,当粘性效应开始变得重要的行为,也进行了讨论。最后,我们研究了沉降速度对颗粒体积分数的依赖关系,并表明其建模需要估计局部剪切速率在间隙液。
2012-06-07 cond-mat.soft physics.class-ph
Power-law creep and residual stresses in a carbopol microgel
我们报告的蠕变和残余应力之间的相互作用,在卡波姆微凝胶。当施加恒定的剪切应力$σ$低于屈服应力$σ_\text{y}$时,应变显示为时间的幂律增加,$γ(t)=γ_0 + (t/τ)^α$,其指数$α=0.39\pm 0.04$强烈地让人联想到硬固体中的安德拉德蠕变。对于施加的剪切应力低于一些典型值$σ_\text{c}\simeq 0.2 σ_\text{y}$,微凝胶经历了一个更复杂的,异常的蠕变行为,其特征在于由一个初始的应变减少,我们归因于存在的残余应力的顺序为$σ_\text{c}$,持续后的休息时间在零剪切速率下以下的预剪切。凝胶浓度对蠕变和残余应力的影响进行了研究,以及可能的老化效应。我们讨论了我们的结果,根据以前的工作胶体玻璃和其他软玻璃系统。
2016-08-29 cond-mat.soft
Motion of a sphere through an aging system
我们研究了球体通过具有屈服应力和流变老化的粘土悬浮液时的阻力。阻力随着速度和系统准备和实验开始之间的休息时间增加,但存在一个非零的最小速度,低于该速度,稳定运动是不可能的。我们发现,只有一个非常薄的材料层周围的球是流化时,它的移动,而其余的悬浮液是弹性变形。这与不老化的屈服应力流体形成鲜明对比。
2006-09-15 cond-mat.soft
Modelling of initially stressed solids: structure of the energy density in the incompressible limit
针对松弛构型未知或不存在的弹性体建模问题,采用初始应力材料理论纳入变形梯度与初始应力张量,推导理论适用性条件及本构限制起源,探讨不可压缩材料建模并优化能量密度结构以提升数值鲁棒性。
2024-08-24 cond-mat.soft
Shear induced drainage in foamy yield-stress fluids
剪切诱导排水泡沫屈服应力流体的研究使用MRI技术。而屈服应力的间隙流体稳定系统在休息时,观察到一个快速排水时,施加水平剪切。结果表明,剪切填隙材料的行为作为一个粘性流体在重力方向上,其有效粘度是由剪切气泡之间的瞬态泡沫膜。在颗粒体系(如泡沫)中,液体流动的经典R^2标度无法捕捉到几种气泡尺寸的结果,因此,这些结果构成了排流和剪切诱导间隙流强耦合的显著证明。此外,泡沫膜被发现是负责排水的意外逮捕,从而不可逆地捕获大量的间隙液体。
2010-03-30 cond-mat.soft
Fluctuations in Shear-Jammed States: A Statistical Ensemble Approach
颗粒物质在热平衡之外存在,即它是无热的。虽然传统的平衡统计力学是没有用的颗粒材料的特性,构建一个类似于其平衡对应的统计系综来描述静态颗粒物质的想法是由爱德华兹和Oakshott在二十多年前提出的。近年来,这个想法已经有了几个实施。其中之一是应力系综,这是基于力矩张量的属性,并适用于摩擦和无摩擦颗粒。我们证明了这种统计框架在剪切堵塞(SJ)实验状态[1,2]中的全部效用,这是一类由纯剪切产生的特殊颗粒固体,这是一种用于创建固体的严格非平衡协议。我们表明,应力系综提供了一个很好的定量描述的波动实验SJ状态。我们表明,应力波动是由一个单一的张量控制:系统的angoricity,这是一个直接模拟的热力学温度。SJ状态在局部应力中表现出显着的相关性,因此本质上不同于密度驱动的各向同性堵塞(IJ)状态。
2013-02-27 cond-mat.soft
Non-Local Particle Flows Become Local When Considering Dissipative Stress
Politecnico di Torino(都灵理工大学);Lund University(隆德大学)
研究通过粒子解析模拟揭示非局部流变模型的起源,发现耗散应力和几何混合长度可恢复局部流变律并抑制亚屈服行为。
2026-05-07 cond-mat.soft
A numerical test of stress correlations in fluctuating hydrodynamics
在平衡态Lennard-Jones液体的分子动力学模拟中计算了脉动应力张量的关联。我们定义了一个粗粒度的局部应力张量,可以计算数值,并允许第一次确定应力关联函数在时间和空间。我们的研究结果证实了波动流体力学的假设,只要液体是各向同性的,即在散装。然而,在刚性板附近,各向同性受到限制,必须对通常的理论作重大修改。其中包括出现五种不同的粘度而不是两种,以及与壁面距离的重要依赖性。我们确定这些粘度从模拟数据,并发现它们的值是非常不同的散装值。我们进一步发现长得多的松弛时间的应力相关性比散装。
2010-05-07 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
The interplay between boundary conditions and flow geometries in shear banding: hysteresis, band configurations, and surface transitions
我们研究了蠕虫状胶束或聚合物溶液模型中的剪切带流动,并探讨了不同边界条件对粘弹性应力的影响。这些是必要的,因为运动方程本质上是非局部的,并且包括"扩散“或平方梯度项。使用扩散约翰逊-Segalman模型和一个变体的Rolie-Poly模型缠结胶束或聚合物溶液,我们研究了不同的边界条件和内在应力梯度之间的相互作用所施加的流动几何形状。我们认为规定的梯度(诺依曼)或值(狄利克雷)的粘弹性应力张量在边界上,以及混合边界条件下,锚定强度竞争的梯度贡献的应力动态。我们发现,在剪切速率扫描的滞后被抑制,如果边界条件有利于状态,是由扫描引起的。例如,如果边界有利于高剪切速率相,则在应力平台的低剪切速率边缘处抑制滞后。如果边界有利于低剪切速率状态,则高剪切速率带可以位于流动池的中心,导致三带配置。由于弯曲的流动几何形状,如圆柱形库埃特流的几何形状,足够强的应力梯度可以通过迫使高剪切速率相抵靠较高应力的壁而将其转换为双带状态,并且可以抑制在剪切速率扫描期间观察到的磁滞回线。
2007-10-17 cond-mat.other cond-mat.soft
Stress in a polymer brush
我们使用分子动力学(MD)模拟和理论研究了聚合物刷材料在一定接枝密度范围内的应力分布。在分子动力学模拟中,柔性高分子链被视为由非线性弹簧连接的珠子,弹簧由修正的可伸长非线性弹性(FENE)势控制。模拟证实了四次变化的正常应力平行于基板,在刷的体积内,在我们以前的工作中预测,低接枝密度。然而,在高接枝密度制度,高斯链弹性假设是违反有限的延伸性效应(力延伸发散)和限制单体之间的二元相互作用是不够的。这促使我们扩展半解析强拉伸平均场论(SST)的聚合物刷,基于Langevin链和修改后的Carnahan-Starling状态方程来模拟单体的相互作用。我们的扩展理论阐明了从MD模拟获得的应力和单体密度分布,以及重现高斯链结果小接枝密度。一个很好的协议之间的预测MD和Langevin链SST的单体密度分布,端密度分布和应力分布在高接枝密度制度,没有拟合参数(维里系数)。定量比较MD结果与各种可用的理论表明,排除体积相关性可能是重要的。
2018-11-13 cond-mat.soft physics.app-ph