Rheology of periodically sheared suspensions undergoing reversible-irreversible transition
对非胶体悬浮体在循环剪切作用下的流变特性进行了数值研究。主要的发现是应变振幅（$γ_0$）依赖于响应的剪切应力和第二法向应力差（$N_2$）。具体而言，我们发现一个降低的粘度，增强的胞内剪切稀化，发病的有限$N_2$和它的频率加倍，所有附近的临界应变幅度$γ_c$的规模与体积分数$ϕ$为$γ_c \sim ϕ^{-2}$。这些流变学变化也表示可逆-不可逆转变（RIT），将频闪粒子动力学分为可逆吸收相（对于$γ_0<γ_c$）和持续扩散相（对于$γ_0>γ_c$）。我们解释的结果的基础上两个流动诱导机制，并阐明其连接的上下文中的RIT通过底层的微观结构，这往往对超均匀性附近$γ_0=γ_c$。总的来说，我们预计流变学和涌现动力学之间的这种对应关系在结构组织由体积排除主导的广泛环境中保持不变。
2022-11-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quantification of the volume-fraction reduction of sheared fragile glass-forming liquids and its impact on rheology
本研究通过分子动力学模拟量化剪切脆弱玻璃形成液体的体积分数降低，发现轻微降低显著减小粘度，并提出仅依赖实验可观测量的非线性本构方程，为自由体积概念提供新视角。
2024-02-05 cond-mat.soft
Transient rheology and morphology in sheared nanolayer polymer films
本研究通过振荡剪切实验发现纳米层PS/PMMA薄膜的复数黏度随时间下降，并揭示其形态从层状破裂、回缩聚并演变为结节状，且低应变薄层加速该过程，高应变则抑制液滴形成。
2024-11-21 cond-mat.soft
Relationships among structure, memory, and flow in sheared disordered materials
无序固体的一个基本挑战是从组成粒子的微观排列预测宏观产率。由于塑性重排的开始，屈服伴随着能量耗散的突然和大的增加。这表明理解本体流变学的一个途径是将颗粒构型映射到它们的变形模式。在这里，我们进行实验室实验和数值模拟，旨在做到这一点：2D致密胶体系统受到振荡剪切，颗粒轨迹和散装流变学测量。我们量化粒子的微观结构，使用超额熵。结果揭示了过剩熵和能量耗散之间的直接关系，这是不敏感的粒子之间的相互作用的性质。我们使用这种关系来建立一个物理上知情的模型，连接流变学的微观结构。我们的研究结果提出了一个框架，通过调整微观结构特性来定制无序材料的流变响应。
2021-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of Collisional Elasticity on the Bagnold Rheology of Sheared Frictionless Two Dimensional Disks
我们进行恒定体积模拟的稳态，剪切驱动流在一个简单的模型中的无热，双分散，软核，无摩擦的磁盘在两个维度上，使用的耗散法，引起Bagnoldian流变学。专注于小应变速率限制，我们映射出的流变行为作为一个功能的颗粒包装分数$ϕ$和参数$Q$，测量二进制粒子碰撞的弹性。我们发现一个$Q^*(ϕ)$，标志着明确的交叉，从一个区域的特点强非弹性碰撞，$Q<Q^*$，到一个区域的特点弱非弹性碰撞，$Q>Q^*$，并给出证据，$Q^*(ϕ)$发散为$ϕ\toϕ_J$，剪切驱动的干扰过渡。因此，我们得出结论，在任何值的$Q$的干扰过渡行为一样的强非弹性的情况下，提供一个是足够接近$ϕ_J$。我们进一步描述了强非弹性与弱非弹性区域中碰撞的不同性质，并将我们的结果改写为硬颗粒物质讨论中常用的组成方程形式。
2017-02-19 cond-mat.soft
Yielding dynamics of a Herschel-Bulkley fluid: a critical-like fluidization behaviour
在不同间隙宽度和边界条件的Couette单元中，使用流变学和测速法相结合的方法研究了卡波姆微凝胶在长时间启动实验中的剪切诱导流化。如已经在[Divoux等人，{ \it Phys. Rev. Lett.}，2010，{ \bf 104}，208301]，我们表明，这种简单屈服应力流体的流化过程涉及瞬态剪切带状态，其持续时间$τ_f$作为施加的剪切速率$\gp$的幂律减小。在这里，我们通过详尽的调查，通过间隙宽度$e$和边界条件的剪切几何形状的影响，进一步。虽然壁处的滑移条件似乎对流化时间$τ_f$具有可忽略的影响，但根据$\gp$和$e$观察到不同的流化过程：在强波动导致均匀流动之前，剪切带在低剪切速率或小间隙宽度下保持几乎静止数小时，而在$\gp$或$e$的较大值下，可见瞬态剪切带以更平滑的方式侵入整个间隙。尽管如此，幂律行为似乎非常稳健，并暗示了临界动力学。为了进一步讨论这些结果，我们提出（i）一个定性的方案来解释诱导期之前，充分流化和（ii）一个类比与临界现象，自然导致观察到的幂律，如果一个假设的屈服点是一个潜在的平衡相变的临界点。
2013-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Athermal analogue of sheared dense Brownian suspensions
在低剪切速率牛顿体系之外，数值研究了硬球的稠密布朗悬浮液的流变学。我们分析了这些悬浮液的非热模拟，与一个有效的对数排斥势代表的振动熵力。我们发现，这两个系统呈现相同的流变学，没有可调参数。此外，所有的流变响应显示出类似的Herschel-Bulkley关系一旦剪切应力和剪切速率分别由特征应力尺度和微观重组时间尺度，两者都与正常围压。这种压力控制的方法，最初开发的颗粒流，揭示了一个惊人的胶体玻璃化转变和颗粒堵塞之间的物理类比。
2015-06-30 cond-mat.soft
From transient fluidization processes to Herschel-Bulkley behavior in simple yield stress fluids
应力诱导流化的一个简单的屈服应力流体，即卡波姆微凝胶，是通过广泛的流变测量耦合到同时的时间和空间分辨测速。这些组合的测量允许我们排除流化过程中的任何大体积的类似泡沫的情况，例如在[Caton { \it et al.，Rheol Acta}，2008，{ \bf 47}，601-607]。相反，我们观察到的瞬态制度从solidlike到liquidlike的行为下，一个恒定的剪切应力$σ$依次涉及蠕变变形，总壁滑移，剪切带之前，达到均匀的稳定状态。有趣的是，该流化过程的总持续时间$τ_f$与$τ_f \propto 1/(σ- σ_c)^β$成比例，其中$σ_c$代表微凝胶的屈服应力，并且$β$是仅取决于微凝胶性质而不取决于间隙宽度或边界条件的指数。连同最近在施加剪切速率下的实验[Divoux { \it et al.，物理评论快报}，2010，{ \bf 104}，208301]，该标度律提出了一种使经典地用于描述简单屈服应力流体的稳态流变学的现象学赫歇尔-巴尔克利（HB）幂律合理化的途径。特别是，我们表明，{ \it稳态} HB指数出现作为两个流化指数的比例分别从{ \it瞬态}流化过程中提取控制剪切速率和控制剪切应力下。
2011-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Revisiting ignited-quenched transition and the non-Newtonian rheology of a sheared dilute gas-solid suspension
本文以各向异性麦克斯韦分布函数为单粒子分布函数，分析了剪切作用下由非弹性硬球组成的气固稀悬浮体的流体力学和流变学。得到了颗粒温度和二阶矩张量的三个不变量随Stokes数（$St$）、平均密度（$ν$）和恢复系数（$e$）的变化的封闭解.当斯托克斯数小时，发现高温和低温的多个状态，从而分别恢复Tsao I & Koch（J. Fluid Mech.，1995年）。相图是在三维（$ν, St, e$）空间中构建的，该空间描绘了点燃态和淬灭态及其共存的区域。的颗粒相剪切粘度和法向应力差的解析表达式，以及淬火和点燃状态的相关标度关系。在任何$e$下，剪切粘度随着剪切速率的增加而经历不连续的跳跃（即~不连续的剪切增稠）。第一个（${\mathcal N}_1$）和第二个（${\mathcal N}_2$）正应力差也经历了类似的一级转变：（i）随着$St$的增加，${\mathcal N}_1$从大的正值跳跃到小的正值，（ii）随着${\mathcal N}_2$从正值到负值，${\mathcal N}_2$的符号变化与系统从淬灭状态到点燃状态的转变相一致。优越的预测本理论的标准格拉德的方法和Chapman-Enskog解决方案证明通过比较的传输系数与模拟数据的范围内的斯托克斯数和恢复系数。
2017-06-14 cond-mat.soft
Rheology of mobile sediment beds sheared by viscous, pressure-driven flows
我们提出了一个详细的比较剪切沉积物床的流变行为的压力驱动，直通道配置的基础上产生的数据，通过完全耦合，颗粒分辨直接数值模拟和实验测量reviously出版的Aussillous { \it等人}。(J.流体机械：第736卷，2013年，pp. 594-615）。高分辨率的模拟数据允许计算悬浮液在流向和垂直方向上的应力平衡以及流体和颗粒相之间的应力交换，这是推断流变学所需的信息，但迄今为止在实验中无法获得。应用这一知识的实验和数值数据，我们得到的纵向稳定，深度分辨的相关流变量的配置文件。流变量，如剪切粘度和法向粘度和有效摩擦系数的缩放行为进行检查和比较，来自流变实验和广泛使用的流变相关性的数据。我们表明，流变性能，以前已经推断出的环形Couette型剪切流中性浮力颗粒仍然持有我们的设置的沉积物输运在Poietille流和密集的制度，我们发现很好的协议与经验关系从中得出。将总应力从颗粒接触和流体动力学细分为多个部分，表明临界颗粒体积分数为0.3，以将致密区与稀区分开。在稀释状态下，即，在输沙层，多孔介质屏蔽了长程水动力相互作用，有效粘性服从爱因斯坦关系。
2021-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Rheological properties vs Local Dynamics in model disordered materials at Low Temperature
研究了剪切模型无序材料的低温流变响应与键刚度的关系。我们发现，流动曲线遵循赫歇尔-Bulkley定律，无论是债券的刚性，与指数接近0.5。有趣的是，表观粘度可以与一个单一的相关的时间尺度$t_{rel}$，这表明当地的动态和全球的机械行为之间的强连接。我们提出了一个模型的基础上的竞争之间的成核和雪崩式传播的空间应变不均匀性。该模型可以解释的Herschel-Bulkley指数的基础上的大小依赖于剪切速率的不均匀性。
2014-03-31 cond-mat.soft
Granular temperature controls local rheology of vibrated granular flows
该研究通过数值模拟揭示受振剪切颗粒流的局部流变规律，发现颗粒温度可降低摩擦与组构各向异性，结合带耗散热方程实现系统封闭，为稠密颗粒流研究提供通用方法。
2024-05-21 cond-mat.soft physics.geo-ph
Critical yielding rheology: from externally deformed glasses to active systems
在过去的十年里，许多研究工作都集中在理解无序材料的流变学，并提出了一些理论预测，关于他们的屈服行为。然而，没有多少实验或分子动力学模拟专门用来检验这些理论预测。在这里，我们使用计算机模拟研究两种不同的加载方案下的屈服过渡：标准的简单剪切动力学，和自我推进，密集的主动系统。在主动系统中，当自推进力增加时，如预期的那样观察到屈服转变。然而，在接近所谓的“堵塞点”时，软球填料的坚固性丧失，纯液体状态存在的自推进范围似乎消失了。这种“主动屈服”转变与剪切流的一般屈服转变有相似之处。Herschel-Bulkley定律在两种加载情况下都被观察到，两者之间的临界标度指数有明显的差异，表明在不同的驾驶条件下存在不同的普适性类的屈服转变。此外，我们提出了直接测量的长度和时间尺度的驾驶情况。从最近的文献与理论预测的比较表明，我们的数值结果不一致。
2021-06-26 cond-mat.soft
Dichotomous behaviors of stress and dielectric relaxations in dense suspensions of swollen thermoreversible hydrogel microparticles
假设：虽然复杂流体中的微观结构的大剪切流的机械破坏已被广泛研究，施加的应变对大分子聚集体的介电性质的影响受到的关注少得多。同时流变学和介电实验可以用来研究跨越几十年的时空尺度上剪切胶体悬浮液的动力学。实验：利用精密的阻抗分析仪，我们研究了强剪切水悬浮液的热可逆水凝胶聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）颗粒在不同温度下的介电行为。我们还进行应力松弛实验，以揭示这些悬浮液的体积力学模量的大变形的影响。调查结果：所有的剪切PNIPAM悬浮液的复介电常数的实部表现出不同的弛豫过程中的低频和高频制度。在低于较低的共溶温度（LCST）的温度下，高密度PNIPAM悬浮液的结晶性的实部和虚部都随着施加的振荡应变振幅的增加而减小。同时，我们注意到一个反直觉的介电弛豫动力学放缓。相反，我们的流变介电的研究结果，我们的体流变学实验，在相同的条件下进行，揭示剪切变稀动态应变振幅增加。我们提出了剪切诱导破裂的脆弱集群的膨胀PNIPAM颗粒来解释我们的观察。保留字：流变电介质;温敏水凝胶;节段性运动;对立两极化;界面极化;稠密悬浮液;流变学;剪切稀化
2022-06-24 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Strain localization driven by structural relaxation in sheared amorphous solids
二维无定形材料被建模为耦合在一起以形成弹性相干结构的介观单元片的组装。塑性被引入作为不同的极小值的存在，在能源景观的元素成分。在施加外部应变速率时，材料剪切通过具有四极对称性的元素滑移事件的外观。当元素成分的能量景观保持固定时，滑移事件均匀地分布在整个样品中，平均产生均匀的变形。然而，当能量景观在不同的空间位置可以动态地重新安排，以考虑结构松弛，系统开发的剪切带的形式在低剪切速率的不均匀变形，粘滑样运动在剪切带的最低剪切速率。应变局部化的起源可以追溯到应变率和应力之间的负相关区域，只有当存在结构松弛时才会出现。该模型还再现了其他众所周知的影响，在非晶材料的流变学，作为一个应力峰在应变率控制的实验从休息开始，和增加的最大值，这个峰值与样品年龄。
2007-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonequilibrium dynamics and fluctuation-dissipation relation in a sheared fluid
用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones混合物在简单剪切流中的非平衡动力学行为。研究的温度范围涵盖了液体，过冷和玻璃态，而剪切速率涵盖了线性和非线性的流变学制度。结果可以解释的非平衡，示意模式耦合理论的背景下，最近开发的，这使得该理论适用于广泛的软玻璃材料。首先研究了粘度的行为。在非线性区域，得到强剪切稀化。研究了中间散射函数的标度性质。在这种非平衡状态下，因式分解和时间叠加的标准“模式耦合特性”成立。在剪切流中，波动耗散关系以与理论预测非常相似的方式被违反，允许定义流体的慢模式的有效温度Teff。Teff的温度和剪切速率的依赖性进行了研究，使用密度波动作为一个观察。Teff的可观察的依赖性也进行了研究。许多不同的观测量被发现，导致相同的值Teff，建议几个实验程序来访问Teff。有人提出，大质量的示踪粒子可能起到“有效温度计”的作用。当示踪剂的爱因斯坦频率变得小于流体的弛豫时间的倒数时，非平衡均分定理成立。这最后一个结果提供了强有力的支持Teff的热力学解释，并使它在实验上可以在一个非常直接的方式。
2002-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
