Fluides à seuil : transition dynamique solide/liquide
Solid-to-liquid transition in yield stress fluids
Catherine Barentin (équipe Liquides & Interfaces), en collaboration avec des collègues de Lyon, Rome et Eindhoven ont publié un article intitulé "Stress overshoot in simple yield stress fluids" dans la revue Physical Review Letters et un article joint intitulé Continuum modeling of shear startup in soft glassy materials dans la revue Physical Review E.
Catherine Barentin (team Liquids & Interfaces), with colleagues from Lyon, Roma and Eindhoven, published an article entitled "Stress overshoot in simple yield stress fluids" in the journal Physical Review Letters and a joint article entitled Continuum modeling of shear startup in soft glassy materials in the journal Physical Review E.
Les fluides à seuil tels que les émulsions, les gels, les suspensions denses présentent un comportement intermédiaire entre un solide et un liquide, caractérisé par une contrainte seuil. En dessous de cette contrainte, les fluides à seuil se déforment élastiquement et en dessus ils coulent comme des liquides. L’application d’un cisaillement à de tels systèmes préalablement au repos conduit à une transition dynamique entre un état solide et un état liquide. Lors de cette transition, la contrainte passe par un maximum dépendant du cisaillement puis relaxe vers une valeur stationnaire.
En utilisant un modèle de fluidité spatio-temporel, les auteurs montrent que cette signature sur la contrainte est intimement liée à la dynamique de croissance d’une bande de fluide cisaillé. Ce modèle permet également de prédire la dépendance de la contrainte maximale en fonction du taux de cisaillement, en très bon accord avec les expériences et les simulations numériques reportées dans la littérature.
En utilisant un modèle de fluidité spatio-temporel, les auteurs montrent que cette signature sur la contrainte est intimement liée à la dynamique de croissance d’une bande de fluide cisaillé. Ce modèle permet également de prédire la dépendance de la contrainte maximale en fonction du taux de cisaillement, en très bon accord avec les expériences et les simulations numériques reportées dans la littérature.
Yield stress fluids encompass a wide variety of amorphous soft materials, from soft glasses like shaving creams and mayonnaise to colloidal gels such as fresh cement pastes. These materials all share the existence of a critical stress, called yield stress, below which their mechanical response is mainly that of a solid, and above which they flow like liquids. Under external shear, they display a solid-to-liquid transition, associated with a nonmonotonic stress response in the form of a stress maximum referred to as “stress overshoot.”
Using a spatially-resolved fluidity model, the authors show that this stress overshoot is intimately linked to the growth dynamics of a fluidized boundary layer. This model also allows predicting the power-law scaling of the stress maximum with the shear-rate, in very good agreement with experiments and numerical simulations reported in the literature.
Using a spatially-resolved fluidity model, the authors show that this stress overshoot is intimately linked to the growth dynamics of a fluidized boundary layer. This model also allows predicting the power-law scaling of the stress maximum with the shear-rate, in very good agreement with experiments and numerical simulations reported in the literature.
