Transition between solid and liquid state of yield-stress fluids under purely extensional deformations
Transition between solid and liquid state of yield-stress fluids under purely extensional deformations
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纯拉伸变形下屈服应力流体的固态和液态之间的转变
DOI：
10.1073/pnas.1922242117
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Tsamopoulos John
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Varchanis Stylianos;Haward Simon J.;Hopkins Cameron C.;Syrakos Alexandros;Shen Amy Q.;Dimakopoulos Yannis;Tsamopoulos John
我们报道了弹粘塑性材料在稳定的平面拉伸下的微流体实验测量和理论建模。利用允许固态变形的理论，我们预测了这种复杂材料在纯拉伸流动中的屈服和流动动力学。我们发现，拉伸与剪切屈服应力之比与理想粘塑性理论预测的标准值有很大的偏差，这归因于屈服前在固态中发展的法向应力。我们的结果表明，材料的屈服应变控制着从固态到液态的转变动力学。最后，考虑到在伸长流动条件下量化这类材料中的应力场是困难的，我们确定了一个简单的标度定律，它使得能够从实验测量的速度场中确定伸长屈服应力。
We report experimental microfluidic measurements and theoretical modeling of elastoviscoplastic materials under steady, planar elongation. Employing a theory that allows the solid state to deform, we predict the yielding and flow dynamics of such complex materials in pure extensional flows. We find a significant deviation of the ratio of the elongational to the shear yield stress from the standard value predicted by ideal viscoplastic theory, which is attributed to the normal stresses that develop in the solid state prior to yielding. Our results show that the yield strain of the material governs the transition dynamics from the solid state to the liquid state. Finally, given the difficulties of quantifying the stress field in such materials under elongational flow conditions, we identify a simple scaling law that enables the determination of the elongational yield stress from experimentally measured velocity fields.
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