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模拟软材料中的高应变率微空化:材料行为在气泡动力学中的作用
Soft Matter ( IF 2.9 ) Pub Date : 2023-05-11 , DOI: 10.1039/d2sm01212j
Anastasia Tzoumaka 1 , Jin Yang 2, 3 , Selda Buyukozturk 1, 2 , Christian Franck 2 , David L Henann 1
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惯性微空化流变仪 (IMR) 是一种很有前途的工具,可用于表征软材料在高应变率下的机械行为。在 IMR 中,使用空间聚焦脉冲激光或聚焦超声在软材料内部生成一个孤立的球形微泡,以探测软材料在高应变率 (>10 3 s -1) 下机械行为). 然后,结合所有主要物理学的惯性微空化理论建模框架用于通过将模型预测拟合到实验测量的气泡动力学来提取有关软材料机械行为的信息。为了模拟空化动力学,通常使用基于 Rayleigh-Plesset 方程扩展的方法;然而,这些方法不能考虑涉及明显可压缩行为的气泡动力学,并且不能限制可用于描述软材料的非线性粘弹性本构模型。为了规避这些限制,在这项工作中,我们开发了一种基于有限元的数值模拟能力,用于球形气泡的惯性微空化,可以考虑可观的可压缩性,并纳入更复杂的粘弹性本构定律。我们首先应用数值模拟能力来理解材料可压缩性在剧烈球形气泡破裂过程中的作用,并基于有限元模拟,我们提出了一个基于马赫数的阈值 0.08,超过该阈值气泡破裂是剧烈的,并且气泡动力学涉及基于 Rayleigh–Plesset 的方法中未考虑的可压缩性。其次,我们考虑周围材料的更复杂的粘弹性本构模型,包括非线性弹性和幂律粘性行为,



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更新日期:2023-05-11
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