Constitutive model for time-dependent flows of shear-thickening suspensions
我们开发了一个张量本构模型的致密，剪切增稠颗粒悬浮液进行时间相关的流动。我们的模型结合了最近提出的演变方程的悬浮微观结构的速率无关的材料与以前开发的想法来解释剪切增稠的稳定流动，从而摩擦扩散之间的压缩接触在大颗粒应力。我们应用我们的模型剪切反转，并找到良好的定性协议与粒子级，离散元模拟的结果，我们也提出。
2020-07-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Constitutive relation for the system-spanning dynamically jammed region in response to impact of cornstarch and water suspensions
我们的实验特征的冲击响应的浓缩悬浮液组成的玉米淀粉和水。我们观察到，悬浮液支持一个大的正应力-MPa的顺序-与延迟后，撞击器击中悬浮液表面。我们发现，无论是延迟，也不是应力的大小还可以解释的剪切增稠的稳态粘度，或基于增加的质量或其他惯性效应的影响模型的标准流变模型。当冲击器前面的悬架的动态堵塞区域传播到容器的相对边界时，应力增加发生，当容器跨越固体边界之间时，容器的相对边界可以支撑大的应力。我们提出了一个本构关系的冲击流变学的影响力的冲击器，其位移。这可以用有效模量来描述，但仅在动态堵塞区域跨越固体边界所需的延迟之后。模量和延迟都被报告为冲击速度、流体高度和重量分数的函数。我们在这篇论文的配套文件中报告了动态堵塞区域的结构，当它跨越撞击器和相对边界（arXiv：1709.01133）之间。在一个直接的后续行动中，我们表明，这种本构模型可以用来定量预测，例如，一个人的脚的轨迹和穿透深度行走或运行在玉米淀粉和水。
2018-03-15 cond-mat.soft
A First-Principles Constitutive Equation for Suspension Rheology
利用模态耦合理论，导出了稠密胶体悬浮体在任意时变均匀流场中的非线性流变学本构方程。推广以前的结果为简单的剪切，这使得完整的张量结构的理论被确定。宏观变形的措施，如柯西-格林张量，从而出现。应力和变形的微观结构之间的直接关系也是如此，从而阐明了缓慢的结构松弛和任意施加的流动之间的相互作用。我们目前的流动曲线稳定的平面和单轴拉伸，并比较这些简单的剪切。由此产生的非线性Trouton比指向一个张量非平凡的动态屈服条件的胶体玻璃。
2008-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Derivation of a constitutive model for the rheology of jammed soft suspensions from particle dynamics
考虑到堵塞密度以上的二维软悬浮液的流变特性，从微观粒子动力学出发，推导了一个张量本构模型。从控制$N$ -粒子分布的方程出发，导出了应力张量的演化方程。这个演化方程不是封闭的，因为它涉及到对粒子和三粒子的关联函数。为了封闭这个方程，我们首先采用标准的柯克伍德封闭关系来表示三粒子的关联函数的对关联函数。然后，我们使用一个简单的和物理动机的对关联函数的参数化，以获得一个封闭的演化方程的应力张量。后者自然地表示为压力和应力张量的偏量部分的单独的演化方程。这些演化方程为我们提供了一个非线性张量本构模型描述的流变响应的堵塞软悬浮液的任意均匀变形。这种微观根源的描述的优点之一是，在本构模型中出现的系数是已知的包装分数和微观参数。
2022-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A constitutive model for simple shear of dense frictional suspensions
离散颗粒模拟被用来研究在粘性液体中的致密的，稳定的，摩擦的颗粒悬浮液的剪切流变学，在任意应力下的稳态剪切流的本构模型的发展。当固体体积分数$ϕ$增加到临界体积分数以上时，这些悬浮液经历越来越强的连续剪切增稠（CST），并且对于$ϕ$的范围观察到不连续剪切增稠（DST）。当在受控应力下研究时，DST行为与作为剪切速率的函数的稳态应力的非单调流动曲线相关联。最近的研究已经将剪切增稠与随着应力的增加从主要润滑接触到主要摩擦接触之间的过渡联系起来。在这项研究中，在广泛的无量纲参数$(ϕ,\tildeσ$和$μ)$，与$\tildeσ = σ/σ_0$的无量纲剪切应力和$μ$的颗粒间摩擦系数的行为进行了模拟：尺寸应力是$σ$，和$σ_0 \propto F_0/ a^2$，其中$F_0$是在接触的排斥力的大小和$a$是颗粒半径。这些数据已被用来填充Wyart和Cates [Phys. Rev. Lett. { \bf 112}，098302（2014）]，其基于对于低应力润滑状态在体积分数$ϕ_{\rm J}^0 = ϕ_{\rm rcp}$（随机紧密堆积）处和对于摩擦状态中的任何非零$μ$在$ϕ_{\rm J} (μ) < ϕ_{\rm J}^0$处的两个粘度偏差或\textquotedblleft干扰\textquotedblright \点的概念;概括提供了法向应力响应以及剪切应力。根…
2017-08-18 cond-mat.soft
Microscopically grounded constitutive model for dense suspensions of soft particles below jamming
University of Geneva（日内瓦大学）；Université Grenoble Alpes & CNRS, LIPhy（格勒诺布尔阿尔卑斯大学与法国国家科学研究中心，LIPhy实验室）
本文提出一个基于微观机制的构型模型，用于描述致密软粒子悬浊液在阻尼转变以下的流变学特性，预测了剪切稀释和正应力差异等行为。
2023-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A constitutive model for viscosity of dense fiber suspension
我们提出了一个本构模型来预测纤维悬浮液的粘度，经历剪切变稀，在不同的体积分数，纵横比，和剪切应力/速率。我们使用直接数值模拟的数据校准模型，并通过预测文献中的实验测量值来证明模型的准确性。我们使用的摩擦系数与纤维之间的正常负载减少定量再现实验观察到的纤维悬浮液中的剪切稀化。在该模型中，与体剪切应力成正比的有效法向接触力决定了有效摩擦系数。剪切应力的升高降低了悬架中的有效摩擦系数。结果，堵塞体积分数随着剪切应力而增加，导致悬浮液粘度的剪切稀化。此外，我们扩展了该模型，以量化悬浮液中的纤维体积分数和纵横比的影响。我们校准这个模型使用的数据从数值模拟的速率控制剪切流。一旦校准，我们表明，该模型可以用来预测不同的体积分数，剪切应力和纵横比的相对粘度。模型预测与文献中的实验测量结果非常吻合。这项研究的结果可以潜在地用于调整纤维尺寸和体积分数，用于在各种应用中设计悬浮液流变学。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unifying shear thinning behaviors of meso-scaled particle suspensions
本文针对介观尺度颗粒悬浮液的非牛顿行为，提出一个无量纲数统一描述不同粒径、浓度和流动条件下的非线性本构关系，揭示流动诱导聚集是线性本构失效的根源，使介观悬浮液流变学可预测。
2025-02-06 cond-mat.soft
Confined flow of suspensions modeled by a frictional rheology
本文基于Boyer等人最近提出的摩擦流变学理论，详细研究了中性浮力非布朗悬浮液的受限压力驱动的层流问题，2011.摩擦系数和固体体积分数是无量纲粘性数I的函数，粘性数I定义为流体剪切应力与颗粒法向应力之比。我们澄清的贡献的接触和流体动力学相互作用之间的摩擦系数的演变稀和密制度减少唯象本构描述的三个物理参数。我们还建议将这一本构律从流动状态扩展到完全堵塞状态。给出了槽道和管道中充分发展流动的摩擦悬浮流变学解析解。在适当重新定义无量纲数I后，其结果可以转置到干颗粒流。的预测是在良好的协议与现有的实验结果，当使用的本构参数的值获得独立的应力控制流变测量。特别是，摩擦流变学正确地预测了从Poilluille到活塞流的转变以及伴随的颗粒迁移与入口固体体积分数的增加。我们数值求解了从通道/管道的入口到完全发展状态的流动的轴向发展。现有的实验数据与我们的预测吻合得很好。通过求解悬浮液的轴向流动，可以定量地估计悬浮液在管道中的入口长度效应。发展长度的解析表达式封装在整个范围内的流动条件从稀到密的数值解。
2014-09-19 cond-mat.soft
Rheology of suspensions of flat elastic particles
该研究提出由三个珠子和非线性弹簧组成的扁平弹性粒子悬浮液模型，通过精确求解随机运动方程推导其构方程，发现其流变响应与经典Oldroyd-B模型相似。
2023-06-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phase Separation of Rigid-Rod Suspensions in Shear Flow
我们分析了刚性棒状颗粒的悬浮液在剪切流中的行为，使用修改后的版本的Doi模型，并构造图相共存的条件下，恒定施加的应力和恒定施加的应变速率，paranematic，流动对齐的双稳态，和日志滚动双稳态。我们计算了有效的本构关系，将通过相分离到剪切带的制度来衡量。我们通过研究界面稳定态的稳定性来计算相共存，并找到了广泛的可能的“相”行为。
1999-07-16 cond-mat.soft
Microscopic theory for the rheology of jammed soft suspensions
我们开发了一个本构模型，允许描述的流变学的二维软稠密悬浮液以上堵塞。从粒子动力学的统计描述开始，我们推导出，使用一组近似，一个非线性张量演化方程的应力张量的偏量部分的应变率和涡量张量。出现在这个方程中的系数可以用填充分数和颗粒级参数来表示。这种本构方程植根于微观动态定性再现了一些显着的特点的流变学堵塞软悬浮液，包括存在的屈服应力的剪切分量的应力和法向应力差。也考虑了更复杂的协议，如预听后的松弛，显示出更强的预听后松弛后的应力更小。
2021-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Spatial Crossover between Far-From-Equilibrium and Near-Equilibrium Dynamics in Locally Driven Suspensions
我们研究了准二维胶体悬浮液对光镊诱导的局部圆形驱动的响应。这种方法，一个微观版本的流变学，使我们能够解决超过三个数量级的佩克莱数（$Pe$），并提供了一个尖锐的空间交叉从远到近的悬浮液的热平衡区域的直接观察。特别地，颗粒从高$Pe$区域迁移到低$Pe$区域，并且形成具有不依赖于颗粒密度并且由$Pe\approx1$设定的新兴长度尺度的强烈不均匀的稳态密度分布。结果表明，唯象的两相流体本构模型与我们的结果是一致的。
2020-11-01 cond-mat.soft
Constitutive flow law for hydrogel granular rafts near the brittle-ductile transition
The University of Osaka（大阪大学）
本研究提出了一种适用于近脆性-塑性转变处水凝胶颗粒筏的本构流变定律，结合了干颗粒流变学与非局部效应及阻尼粘性流动。
2026-02-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of microstructure anisotropy and rheology of soft jammed suspensions
我们探索了最近提出的本构模型预测的流变学，该模型用于从颗粒水平动力学导出的软弹性颗粒的堵塞悬浮液[Cuny等人，物理修订信函127，218003（2021）]。我们的模型预测，由平流和接触弹性之间的相互作用所支配的微观结构的各向异性的取向，在屈服和流动中起着关键作用。它产生的法向应力差对屈服准则和Trouton比有显著影响。它会引起非平凡的瞬态，如应力过冲的剪切速率，流动停止后的残余应力和幂律衰减的剪切速率在蠕变的步骤增加。最后，它解释了崩溃的储能模量，测量平行叠加产生的悬浮液。
2022-01-05 cond-mat.soft
From yielding to shear jamming in a cohesive frictional suspension
模拟被用来研究稳定的剪切流变学的摩擦颗粒表现出不连续的剪切增稠和剪切堵塞，在有限范围内的凝聚力的相互作用导致的屈服应力的稠密悬浮液。我们开发了一个本构模型，结合屈服行为和剪切变稀在低应力下的摩擦剪切增稠在高应力下，在很好的模拟结果。这项工作表明，在屈服应力以下的固体和在剪切堵塞状态下的固体之间存在明显的差异，因为这两者发生在广泛分离的应力水平下，由材料可流动的应力区域分离。
2018-09-17 cond-mat.soft
Extended $μ(J)$-rheology for dense suspensions at oscillatory shear flows
最近的研究强调，振荡和时间相关的剪切流可能有助于增加稠密悬浮液的流动性。虽然大多数的焦点一直在横流，我们在这里研究一个简单的二维悬浮液中，我们同时施加振荡和固定剪切沿同一方向。我们首先表明，在这种设置中的粘度显着降低的振荡幅度的增加，与以前的索赔。这种减少可以归因于随着振荡幅度的增加，接触数量的大幅减少和微观结构的改变。作为一个子结果，我们发现两个扩展的$μ(J)$ -流变学，剪切应力和剪切速率之间的本构关系，有效的纯振荡流和具有较高的剪切堵塞的包装分数的悬浮液组成的摩擦颗粒相比，稳定的剪切条件。
2020-04-14 cond-mat.soft
Scaling description of frictionless dense suspensions under inhomogeneous flow
针对传统μ(J)框架不适用于非均匀流动的局限，本文通过无摩擦稠密悬浮液粒子模拟引入速度涨落无量纲数，建立统一标度本构关系，仅由驱动力即可预测稳态速度、应力和体积分数场。
2023-08-16 cond-mat.soft
Transients in shear thickening suspensions: when hydrodynamics matters
本文通过粒子数值模拟研究了剪切增稠悬浮液在剪切阻塞下的瞬态膨胀动力学，发现应力水平保持有限且由粒子网络膨胀与Darcy回流耦合决定，系统应力差随系统尺寸呈二次标度，并提出连续介质模型定量预测应力水平，为局部剪切阻塞的不均匀流动建模提供了新方法。
2024-08-27 cond-mat.soft
The role of dilation and confining stresses in shear thickening of dense suspensions
许多密集堆积的悬浮体和胶体表现出称为不连续剪切增稠的行为，其中剪切应力随着剪切速率的增加而急剧且可逆地跳跃。我们对各种悬浮液进行了流变仪和视频显微镜测量，以确定这种行为的机制。剪切剖面和法向应力测量表明，在剪切增稠制度，应力是通过摩擦，而不是粘性相互作用，并得出令人惊讶的结论，应力和剪切速率之间的局部本构关系不一定是剪切增稠。如果悬浮颗粒足够重以沉降，我们发现剪切增稠的起始应力τ_min对应于来自颗粒堆积的重量的流体静压力，其中相邻颗粒开始相对于彼此剪切。在τ_min以上，看到膨胀导致颗粒穿透剪切样品的液体-空气界面。剪切增稠制度的上应力边界τ_max被示出为大致匹配的表面张力除以曲率半径的顺序上的颗粒尺寸的比率。这些结果表明，一个新的模型中，在剪切增稠制度的耗散增加来自摩擦应力，出现的膨胀是挫败的限制应力从表面张力在液体-空气界面。当悬浮液被固体壁限制并且没有液体-空气界面时，我们发现τ_max由阻碍膨胀的最顺应边界的刚度设定。这种流变学可以通过非局部本构关系来描述，其中应力和剪切速率之间的局部关系是剪切稀化，但是其中应力增加来自取决于全局膨胀的法向应力项。
2012-01-05 cond-mat.soft
Modelling the evolution of flow-induced anisotropy of concentrated suspensions
本文通过修正Gillissen-Wilson本构模型并结合DEM模拟，建立了描述浓悬浮液在非稳态流动下各向异性力学响应演化的理论框架，提升了稳态和剪切旋转条件下的预测能力。
2025-06-05 cond-mat.soft
Rheology of bidisperse suspensions at the colloidal-to-granular transition
School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
研究双分散悬浮液在胶体到颗粒过渡时的流变学行为，揭示了不同组分比例下粘度和剪切变稠特性变化规律。
2025-06-05 cond-mat.soft
Understanding the rheology of kaolinite clay suspensions using Bayesian inference
泥浆是细颗粒（沙子、淤泥和粘土）在水中的悬浮物。泥浆中粘土矿物的相互作用产生了复杂的流变行为，如屈服应力、触变性和粘弹性。在这里，我们实验研究高岭石粘土悬浮液，模型泥浆，使用稳态剪切流变仪的流动行为。流变曲线表现出屈服应力和流变滞后行为的各种高岭石体积分数（$ϕ_k$）。进一步了解这些行为需要拟合现有的本构模型，这是具有挑战性的，由于许多拟合参数。为此，我们采用贝叶斯推断方法，马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC），以适应实验流动曲线的微观结构粘弹性模型。该方法使我们能够估计的粘土悬浮液的流变特性，如粘度，屈服应力，和松弛时间尺度。固有的松弛时间尺度的比较表明，高岭石粘土悬浮液是强粘弹性和弱触变性在相对较低的$ϕ_k$，而几乎是无弹性和纯触变性在高$ϕ_k$。总体而言，我们的研究结果提供了一个框架，预测模型拟合，以阐明天然材料和其他结构流体的流变行为。
2022-10-21 cond-mat.soft
A Smoluchowski equation for a sheared suspension of frictionally interacting rods
Georgetown University（乔治城大学）
研究通过昂萨格变分方法为摩擦相互作用杆的剪切悬浮液建本构方程，考虑两种摩擦形式，导出相关函数构建瑞利函数，得到斯莫卢霍夫斯基方程和应力张量，还给出杆间平均接触数形式并推广相关方程。
2026-07-20 cond-mat.soft
An analysis of the far-field response to external forcing of a suspension in Stokes flow in a parallel-wall channel
蠕动流条件下平行壁通道中颗粒产生的首阶远场散射流具有由二维偶极压力分布驱动的抛物线速度场形式。我们表明，在一个系统中的流体动力学相互作用的粒子，压力偶极子有助于宏观悬浮液流以类似的方式作为诱导的电偶极子有助于静电位移场。利用这一结果，我们推导出宏观方程的作用下的横向力，横向扭矩或宏观压力梯度的通道中的悬浮液运输。本构关系中的线性输运系数矩阵将外力与颗粒和流体通量联系起来，满足Onsager倒易关系。的传输系数进行评估的正方形和六边形的固定和自由悬浮的颗粒的周期性阵列，并提出了一个简单的近似的克劳修斯-莫索蒂形式的通道渗透系数。我们还发现明确的表达式，用于评估的周期性格林函数之间的两个平行壁斯托克斯流。
2008-08-13 cond-mat.soft
Continuum approach to wide shear zones in quasi-static granular matter
缓慢和密集的颗粒流往往表现出狭窄的剪切带，使他们不适合连续描述。然而，光滑的颗粒流已被证明发生在特定的几何形状，如线性剪切在重力的情况下，缓慢的斜面流，最近，在分裂底部库埃特几何形状的流动。在这些系统中的宽剪切区域应该服从连续描述，理论上的挑战在于找到内部应力和流场之间的本构关系。我们提出了一套可测试的本构假设，包括率独立性，并调查的流动几何形状所施加的本构关系的额外限制。在高度对称的线性剪切流和斜面流中的宽剪切层与简单的本构假设是一致的，即与固体摩擦类似，有效摩擦系数（剪切应力与正应力之比）是常数。然而，这一标准的颗粒流的图片被证明是不一致的流动在不太对称的分裂底部的几何形状-这里的有效摩擦系数必须在整个剪切带变化，否则剪切带局部化。我们建议，一个微妙的依赖关系的有效摩擦系数的滑动层的取向相对于体积力是至关重要的理解缓慢的颗粒流。
2005-10-19 cond-mat.soft
Mixtures of foam and paste: suspensions of bubbles in yield stress fluids
我们研究了泡沫和膏体的混合物的流变行为，它可以被描述为气泡在屈服应力流体中的悬浮液。模型系统是通过混合单分散水性泡沫和浓乳液设计的。悬浮液的弹性模量随气泡体积分数的增加而减小。当弹性毛细管数（定义为糊剂弹性模量与气泡毛细管压力的比率）高时，这种降低变得更加尖锐，这说明了与糊剂相比气泡的软化。相比之下，大多数研究材料的屈服应力不会因气泡的存在而改变。它们的塑性行为由塑性毛细管数决定，塑性毛细管数定义为糊状物屈服应力与气泡毛细管压力的比率。在低塑性毛细管数值，气泡表现为不变形的夹杂物，我们预测，悬浮液无量纲屈服应力应保持接近统一。在大的塑料毛细管数值，我们观察到气泡破裂混合过程中：气泡变形剪切。最后，在最高的气泡体积分数，屈服应力突然增加：这被解释为一个“泡沫屈服应力流体”制度，这发生时，膏介观本构要素被强烈限制在膜之间的气泡。
2013-03-21 cond-mat.soft
Unifying homogeneous and inhomogeneous rheology of dense suspensions
本文提出悬浮温度 $Θ_s$ 这一新无量纲数，构建 $μ(J,Θ_s)$ 统一描述稠密悬浮液的均匀与非均匀流变，并结合标度理论预测各无量纲数的空间变化。
2024-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent clogging of continuum particle suspensions in constricted channels
本文通过最小连续两相模型研究受限通道中颗粒悬浮液的堵塞，发现空间变化的几何结构可诱导颗粒分数非均匀性并触发突然堵塞转变。
2025-05-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Yielding and flow in aggregated particulate suspensions
本文结合新实验数据检验强黏性颗粒凝胶的抗压本构模型，指出其弹塑性二元性需同时纳入浓度依赖的非线性弹性与壁面脱黏塑性。
2023-04-26 cond-mat.soft
Dense colloidal suspensions under time-dependent shear
本文研究了含时简单剪切流场中稠密胶体悬浮液的非线性流变学。从Smoluchowski方程相互作用的布朗粒子平流剪切（忽略流体速度的波动），我们开发了一种形式主义，使时间依赖的，远离平衡的平均值的计算。以剪应力为例，我们精确地导出了一个广义的Green-Kubo关系，以及一个包含三次记忆函数的瞬态密度相关器的运动方程。模式耦合近似给出了一个封闭的本构方程，产生任意剪切速率历史的时间相关的应力。我们解决这个方程数值的特殊情况下，一个硬球玻璃受到阶跃应变。
2006-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A non-monotonic constitutive model is not necessary to obtain shear banding phenomena in entangled polymer solutions
在1975年，Doi和Edwards预测缠结的聚合物熔体和溶液可以具有本构不稳定性，其由大于蠕动时间的倒数的剪切速率的减小的应力表示。实验并不支持这一点，更复杂的理论结合了Marrucci（1996）的想法，即通过平流消除约束;这产生了单调增加的应力，从而产生了稳定的本构行为。最近的实验表明，纠缠聚合物溶液可能具有本构不稳定性，并导致一些工作者质疑现有本构模型的有效性。在这封信中，我们使用一个简单的现代本构模型的纠缠聚合物，非拉伸Rolie-Poly模型与溶剂粘度增加，并表明：（1）不稳定性和剪切带是捕捉在这类简单的模型;（2）剪切带现象是可观察到的弱稳定流体的流动几何形状，施加一个充分不均匀的总剪应力;（3）瞬态现象可以具有类似剪切带的不均匀性，即使对于弱稳定流体也是如此。这些结果中有许多是与模型无关的。
2008-12-14 cond-mat.soft
Order and density fluctuations near the boundary in sheared dense suspensions
我们介绍了一种新的方法来揭示剪切致密悬浮液中的有序波动，使用线扫描流变仪和激光扫描共聚焦显微镜相结合。我们验证了一个中等密度的悬浮液的技术，观察适度的剪切诱导有序和近线性的流动剖面。在高浓度（$ϕ= 0.55$）和刚好低于剪切稠化的施加应力下，我们以高时间分辨率报告了有序波动，并直接测量了有序度随着距离悬浮液底部边界的距离而降低的情况，以及有序度和颗粒浓度之间的直接相关性。更高的施加应力产生剪切增稠与边界应力的大波动，我们发现这是伴随着悬浮液流速的剧烈波动。峰值流速与悬浮液边界的距离无关，这表明它们可能是由瞬时堵塞引起的，瞬时堵塞产生了一起移动的固体状颗粒聚集体，但只是短暂的，因为高速波动散布在流动慢得多的区域中，这表明剪切增稠悬浮液具有复杂的内部结构动力学，即使在相对简单的几何形状中。
2022-11-03 cond-mat.soft
Elastoviscoplastic rheology and ageing in a simplified soft glassy constitutive model
屈服应力流体表现出丰富的流变现象。除了在稳态流动曲线中定义屈服应力的存在之外，这包括在许多材料中，在小振幅振荡剪切中在几十年的频率上相当平坦的粘弹性谱;在突然施加小剪切应变之后的缓慢应力松弛;在剪切启动中的应力过冲;在施加低于屈服应力的剪切应力之后的对数或次线性幂律蠕变;在施加高于屈服应力的剪切应力之后，蠕变随后屈服;在大振幅振荡剪切中的丰富特征的Lissajous-Bowditch曲线; Bauschinger效应，其中材料的有效屈服应变在一个方向上的应变下降低，在相反方向上的先前应变之后;上下剪切速率扫描中的滞后;和（在某些材料中）触变性和/或流变老化。一个关键的挑战是开发一种本构模型，该模型包含足够的基本介观物理，以具有对刚刚描述的流变行为的全部范围的有意义的预测能力，仅具有少量的模型参数，并且还足够简单用于计算流体动力学以预测复杂几何形状中的流动，或者由于即使在简单几何形状中的自发对称性破缺不稳定性而产生的复杂流动。在这里，我们介绍这样一个模型，广泛使用的软玻璃流变模型的动机，并表明它捕捉到所有上述流变学特征。
2020-03-25 cond-mat.soft
Dynamic vorticity banding in discontinuously shear thickening suspensions
最近有人认为，稳态涡带不会出现在剪切增稠悬浮液中，因为穿过带之间界面的法向应力不平衡将建立颗粒迁移。在这封信中，我们开发了一个简单的连续模型，耦合剪切增厚颗粒迁移。我们表明，通过线性稳定性分析，均匀流是不稳定的涡带，如预期的那样，在政权的负本构斜率。然而，在完全非线性计算中，我们表明，由此产生的涡带是不稳定的，与时空格局所支配的应力集中耦合。我们还表明，这些动力学带也出现在直接粒子模拟，在良好的协议与连续模型。
2018-11-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of dense suspensions under shear rotation
本研究通过实验和数值模拟系统探究了稠密非布朗悬浮液在剪切主轴突然旋转时的流变响应，揭示了瞬态剪切阻力下降的普遍性及正交应力对旋转角度和体积分数的依赖机制。
2023-05-24 cond-mat.soft
Exact results for sheared polar active suspensions with variable liquid crystalline order
我们考虑一个有限的剪切活性极性液晶与一个统一的取向和研究的影响，在偏振的大小的变化。限制我们的分析一维的几何形状，我们证明，与不对称的边界条件，这个系统的特点是，宏观上，由一个线性的剪切应力与剪切应变的关系，不通过原点：在零应变率，流体维持非零应力。偏振，密度和速度场的解析解推导出渐近大或小的系统，并通过与精确的数值解的比较，有限大小的系统是很好的近似。
2022-12-11 cond-mat.soft
The stress tensor of dilute active colloidal suspensions
Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems, Université Libre de Bruxelles (U.L.B.)（非线性现象与复杂系统中心，布鲁塞尔自由大学）
研究稀释活性胶体悬浮液的应力张量，结合自扩散菲克效应和化学反应，推导出有效粘度公式及两个新贡献。
2025-03-14 cond-mat.soft
Numerical Tests of Constitutive Laws for Dense Granular Flows
我们数值和理论研究的宏观性质的致密，剪切颗粒材料。在这个过程中，我们首先介绍了牛顿方程的不变性，解释它如何导致Bagnold的缩放，并讨论它如何与颗粒温度的动态。接下来，我们实现了两种不同几何形状的颗粒材料的数值模拟-简单的剪切和沿斜面向下流动-并表明测量可以从一种几何形状外推到另一种几何形状。然后，我们观察到的非仿射重排的晶粒簇在剪切应变和显示的基本意见，这作为一个基础的剪切转变区（STZ）理论的非晶态固体，可以重现在粒状材料。最后，我们基于颗粒温度动力学和STZ理论提出了颗粒材料的本构方程，并表明它们与我们来自两种几何形状的数值数据非常匹配。
2005-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Origins of complexity in the rheology of Soft Earth suspensions
本研究通过水、硅砂和高岭土复现天然泥石流的复杂流变行为，观察到从脆性到延性屈服的连续转变，提出受屈服应力和堵塞间距控制的土壤悬浮液通用本构关系，为理解软土悬浮液行为提供非平衡相变研究范式。
2024-07-15 cond-mat.soft physics.geo-ph
Newtonian coalescence in colloidal and non-colloidal suspensions
悬垂液滴和固着液滴的聚结过程是由液桥的形成和演化来区分的。桥半径$R$以$R\sim t^b$形式演化，幂律指数$b$表示主导力。在这项工作中，我们实验探索的现象，在子类的复杂流体，即胶体和非胶体悬浮液，具有颗粒流体动力学相互作用的粘弹性的起源。我们的观察结果表明，这种流体具有流动相关的变薄响应与有限的弹性剪切流，但在拉伸流可以忽略不计。在此基础上，将$b=0.5$的牛顿普适性推广到这些稀化流体。此外，我们加强了这些意见，通过理论模型开发采用Ostwald-de Waele本构关系。最后，我们利用这个理论模型来检验广义牛顿流体中是否存在阻滞聚结。
2022-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A general fluid-sediment mixture model and constitutive theory
我们提出了一个流体饱和的沉积物，跨越密集到稀制度，两相混合物的基本平衡定律开发的一致的本构模型。该模型可以代表各种极限情况，如纯流体和干颗粒。它的制定是为了捕捉一些关键行为，如：（i）在稳定剪切流下浸没的湿颗粒的粘性惯性流变学，（ii）颗粒的临界状态行为，其由于剪切而导致颗粒雷诺膨胀/收缩，（iii）由于悬浮颗粒的存在而导致流体响应的粘性增稠，以及（iv）在稠密和稀混合物中观察到的Darcy样阻力相互作用，这引起了膨胀和流动下复杂的流体-颗粒相互作用。完整的本构模型与每个混合物相的基本运动方程相结合，并在物质点法（MPM）中实现，以精确地模拟混合系统的耦合动力学。定性结果表明，这个模型可以解决的问题的广度。定量结果表明，该模型的准确性与分析极限和实验观察的流体和颗粒的行为在非均匀的几何形状。
2021-05-16 cond-mat.soft
Microscopic origin of frictional rheology in dense suspensions: correlations in force space
我们开发了一个统计框架的流变性的密集，非布朗悬浮液，在一个空间中的相关性代表的力量，这是双重的位置空间的基础上。从二维悬浮液的模拟得到的稳态组态的系综工作，我们发现在力空间的对关联函数的各向异性的变化与限制剪切应力（$σ_{xy}$）和包装分数（$ϕ$）。利用这些微观相关性，我们建立了宏观摩擦系数的统计理论：应力张量的各向异性，$μ= σ_{xy}/P$。我们发现，$μ$减少（i）$ϕ$增加和（ii）随着$σ_{xy}$增加。使用一个新的本构关系之间的$μ$和粘度的稠密悬浮液，概括率独立的，我们表明，我们的理论预测的不连续剪切增稠（DST）的流动图，是在良好的协议与数值模拟，和定性特征的$μ$，导致通用的流动图的DST流体在实验中观察到。
2018-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Adams and Olmsted Reply to comment on article "A non-monotonic constitutive model is not necessary to obtain shear banding phenomena in entangled polymer solution" [Phys. Rev. Lett. 102, 067801 (2009), arXiv:0805.0679]
Wang [Phys. Rev. Lett. 103，219801（2009）]使我们的信[物理。102，067801（2009），arXiv：0805.0679]：（1）他推断，“与其标题相反，剪切带仅在存在应力梯度的情况下从单调曲线出现”，并且他指出，在没有应力梯度的几何形状中在阶跃应变之后发现（实验上）非静态松弛。(2)他不同意我们使用的参数值。(3)在最近的一些实验中，流动在阶跃应变停止后是均匀的，并且随后才发展出非静态宏观运动。我们只显示了在停止流动之前发展出不均匀性的阶梯菌株。在本答复中，我们将讨论这些问题。
2009-11-23 cond-mat.soft
Using Acoustic Perturbations to Dynamically Tune Shear Thickening in Colloidal Suspensions
工业过程中的胶体悬浮液通常表现出难以主动控制的剪切增稠。在这里，我们使用压电换能器施加声扰动，以动态调整剪切增稠制度中的悬浮液粘度。我们属性的减稠机制的剪切诱导力链的破坏，通过扰动是大的相对于颗粒粗糙度尺度。该技术可以适应各种流动几何形状的容易性使其成为主动控制悬浮液流动特性和研究系统动力学的有力工具。
2019-09-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear jamming and fragility of suspensions in a continuum model with elastic constraints
在施加的牵引力下，流体中高度浓缩的固体颗粒悬浮液可以从它们流动的状态转变为它们作为弹性固体抵消牵引力的状态：剪切堵塞状态。值得注意的是，悬架可以通过简单地反转牵引力来恢复流动状态。一个张量模型，并在范例的情况下进行测试。我们表明，要再现剪切堵塞的现象，在通用的几何形状，它是必要的链接这种效果的弹性响应所支持的悬浮微结构，而不是分散的粘度。
2021-09-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Recent Modeling Advances in Dense Suspension Rheology
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究稠密悬浮流变学的多尺度建模方法，结合干颗粒材料力学与流体动力学，揭示微观约束对宏观流变的影响。
2026-06-05 cond-mat.soft
On the existence of a simple yield stress fluid behavior
诸如泡沫、浓缩乳液、稠密悬浮液或胶体凝胶等材料都是屈服应力流体。它们的稳定流动行为，其特征在于标准的流变技术，通常是由赫歇尔-Bulkley定律建模。允许测量其局部流动特性（速度和体积分数场）的技术的出现导致观察到新的复杂行为。结果表明，这些材料中的许多表现出剪切带在一个均匀的剪切应力场，这不能占简单的屈服应力流体的标准稳态本构关系。在某些情况下，人们还观察到，在各种条件下的速度场不能用一个单一的本构律建模，需要非局部模型来描述流动。人们可能会怀疑这种系统的任何宏观特征，并且可能会想知道是否有任何材料在某些条件下表现为赫歇尔-巴尔克莱材料。在本文中，我们解决的问题存在一个简单的屈服应力流体行为。我们首先回顾了文献中的实验结果，并指出了流动不均匀性和非局部效应起源的主要因素（物理性质、实验过程）。它使我们提出了一个定义明确的程序，以确保研究材料的稳态散装性能。我们使用这个程序来研究屈服应力流体流动与MRI技术。我们专注于软颗粒的非触变性致密悬浮液（泡沫，浓缩乳液，Carbopol凝胶）。我们表明，只要广泛研究它们，（与材料介观元件的尺寸相比）间隙几何形状，这些材料表现为“简单屈服应力流体”：它们是均匀的，它们不显示稳态剪切带，它们在简单剪切下的稳定流动行为可以用局部连续单调本构方程来模拟，该方程考虑了各种条件下的流动，宏观反应。
2012-09-19 cond-mat.soft
Shear thickening of cornstarch suspensions
我们研究了玉米淀粉悬浮液的流变学，这是一种非布朗粒子系统，具有不连续的剪切增稠特性。使用磁共振成像（MRI），通过确定库埃特池中的局部速度分布和浓度来获得流动的局部特性。对于低转速，我们观察到剪切局部化的屈服应力流体的特性。当总剪切速率增加时，剪切区域的宽度增加。不连续的剪切增稠被发现设置在这个剪切本地化制度结束时，所有的流体被剪切：一个非流动区域的存在，因此，似乎防止或延迟剪切增稠。使用不同测量几何形状的宏观观察表明，剪切单元的间隙越小，剪切增稠开始的剪切速率越低。因此，我们提出，玉米淀粉悬浮液的不连续剪切增稠是一个后果的brachancy：下流系统试图扩张，而是经历了一个堵塞的过渡，因为它是有限的。这一命题是证实了一个独立的测量的膨胀的悬浮液作为一个函数的剪切速率。这也解释了MRI观察结果：当流动局部化时，非流动区域起着“粘性储库”的作用，允许材料在不堵塞的情况下被剪切。
2012-06-08 cond-mat.soft
Tuning the Viscosity and Jamming Point in Dense Active non-Brownian Suspensions
本文通过 run-and-tumble 粒子模拟研究稠密活性非布朗悬浮液，揭示活性如何降低黏度、移动阻塞点并改变力链结构，进而提出新本构定律。
2025-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow dynamics in cylindrically confined colloidal suspensions
我们研究了限制在玻璃微毛细管内的双分散胶体悬浮液，以模拟受限圆柱几何形状中的玻璃化转变。我们使用高速三维共聚焦显微镜观察颗粒运动的体积分数和管半径的范围很广。保持体积分数不变，我们发现颗粒在较薄的管中移动较慢。管壁诱导颗粒迁移率的梯度：颗粒在管壁附近移动得相当慢。这表明，约束引起的玻璃化可能是由于界面效应。
2012-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Particle sizing for flowing colloidal suspensions using flow-differential dynamic microscopy
颗粒尺寸是理解颗粒产品行为的关键变量，颗粒产品是我们现代生活的基础。通常从静止的悬浮液中获得，在流动条件下测量粒度将使生产过程中的在线测试和开发过程中的高通量测试取得进展。然而，样品通常是浑浊的，多重散射光，并阻止直接使用常见的尺寸测量技术。微分动态显微镜（DDM）是一种强大的技术，用于分析这些样品的视频显微镜，测量扩散，因此颗粒大小，而不需要解决个别颗粒，同时没有大量的用户输入。然而，当将DDM应用于流动样品时，扩散动力学迅速地由流动效应主导，从而防止颗粒尺寸。在这里，我们开发了“流DDM”，一种新的分析方案，结合了优化的成像条件，漂移速度校正和建模的影响流。Flow-DDM允许将流动与扩散运动解耦，这有助于在比DDM高一个数量级的流速下成功地进行粒度测量。我们证明了该技术的一般性，通过应用流DDM两个单独的显微镜方法和流动的几何形状。
2021-02-22 cond-mat.soft
Shear jamming and nonlinear rheology of chocolate suspensions
CUNY City College of New York（纽约市立大学城市学院）；Mondelēz International（亿滋国际）
研究揭示了巧克力浆作为粘附性悬浮液的流变特性，通过摩擦与粘附的相互作用控制流动，为构成本模型提供了定量基准。
2026-01-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quick starch guide: A perspective on shear thickening in dense non-Brownian suspensions
本文从实际流动条件出发，综述致密非布朗悬浮液剪切增稠研究的最新进展，并探讨如何将新提出的本构模型应用于管道流和斜面流等更真实场景。
2025-06-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
