Creep delay before flow

Lorsqu'on applique soudainement une contrainte de cisaillement, le matériau flue longtemps avant de se mettre à couler rapidement. Le temps de fluage lent dépend de la distance stérique d'approche des particules.

Internal relaxation time in immersed particulate materials
Pierre Rognon, Itai Einav, Cyprien Gay. (contacts)
Phys. Rev. E 81, 061304 (2010). (BibTeX - journal link)
arXiv-eprint (PS or PDF) - Ref HAL

Illustration. Lorsqu'on applique soudainement une contrainte de cisaillement, le matériau flue longtemps avant de se mettre à couler rapidement. Le temps de fluage lent dépend de la distance stérique d'approche des particules.

Abstract / Résumé

Nous étudions la dynamique de la transition de mise en écoulement d'un matériau modèle constitué de particules immergées dans un fluide visqueux. L'interaction entre particules inclut leur lubrification visqueuse, une forte répulsion lorsque les surfaces des particules s'approchent en-deçà d'une distance stérique choisie, et leur déflexion élastique induite par ces deux forces. Nous utilisons la méthode Soft Dynamics pour simuler la dynamique de ce matériau soumis à un créneau de contrainte de cisaillement et une contrainte normale constante. Nous observons une longue période de fluage avant qu'un écoulement appréciable finisse par s'établir. Nous mesurons le changement de volume (dilatance) et trouvons que pendant la phase de fluage, il ne change pas de manière significative. Nous trouvons que le temps typique de fluage est piloté par un processus de relaxation interne, à savoir la séparation de deux particules, occasionnée par la contrainte appliquée et freinée par la friction visqueuse. Ce mécanisme devrait être pertinent pour les pâtes granulaires, les cellules vivantes, les émulsions et les mousses humides.

We study the dynamics of the static-to-flow transition in a model material made of elastic particles immersed in a viscous fluid. The interaction between particle surfaces includes their viscous lubrication, a sharp repulsion when they get closer than a tuned steric length, and their elastic deflection induced by those two forces. We use soft dynamics to simulate the dynamics of this material when it experiences a step increase in the shear stress and a constant normal stress. We observe a long creep phase before a substantial flow eventually establishes. We measure the change in volume (dilatancy) and find that during the creep phase, it does not change significantly. We find that the typical creep time relies on an internal relaxation process, namely, the separation of two particles driven by the applied stress and resisted by the viscous friction. The present mechanism should be relevant for granular pastes, living cells, emulsions, and wet foams.

 
publications/2009delay.txt · Dernière modification: 2018/02/01 10:23 par cgay
 
Recent changes RSS feed Creative Commons License Donate Powered by PHP Valid XHTML 1.0 Valid CSS Driven by DokuWiki