Bandes de cisaillement et la transition solide/liquide dans les fluides à seuil
Peder Møller (LPS)

Infos Complémentaires

En salle de conférence IV (24 rue Lhomond, Paris 5, France).

Lundi 6 Octobre à 14h30

Bandes de cisaillement et la transition solide/liquide
dans les fluides à seuil

Ce travail présente une étude expérimentale de la transition
solide/liquide dans les fluides à seuil non thixotrope qui est
complétée par une analyse théorique simple ainsi que par des
simulations numériques. Nous remettons en cause dans ce travail
l’existence d’un état stationnaire qui mènerait à une limite
newtonienne en dessous de la contrainte seuil. Nous introduisons alors un
modèle physique simple pour décrire le comportement de ces fluides
à seuil. Ce modèle est testé grâce à des simulations
numériques qui reproduisent quantitativement les expériences. Nous
avons également étudié comment l’existence supposée d’un
minimum à \dot{\gamma}_{c} dans la courbe d’écoulement modifie
la transition solide/liquide, ce qui nous à amener à effectuer des
tests sur un fluide fortement thixotrope spécialement préparé.
Ces tests démontrent ainsi qu’un tel matériau possède
effectivement un tel minimum. Nous montrons ensuite que pour de tels
matériaux des bandes de cisaillement apparaissent même dans des
champs de contraintes homogènes si le taux de cisaillement est
inférieur à \dot{\gamma}_{c} et que le rapport entre la largeur
de la bande cisaillée et la largeur total de l’entrefer suit la loi
des règles. En plus de ce travail nous avons examiné la contrainte
dans les matériaux granulaires humides et introduit un modèle
détaillé vérifié expérimentalement qui décrit
comment le module élastique de ces matériaux dépend de la
taille des grains, de la tension de surface du fluide, du matériau
granulaire et de la fraction volumique en liquide.


Shear banding and the solid/liquid transition in yield
stress fluids

We study experimentally the solid/liquid transition in non-thixotropic
yield stress fluids, and supplement those experiments with simple modeling
and simulation. We demonstrate that the usual picture of a Newtonian limit
below the yield stress, is in fact due to erroneous measurements, arising
from falsely concluding that a steady state has been reached. We introduce
a simple physical model for the yielding behavior of such materials and
perform simulations that reproduce the experiments.
We also study how the existence of a theoretically suggested minimum at
\dot{\gamma}_{c} in the flow curve for thixotropic yield stress fluids
would affect the solid/liquid transition, and based on this understanding
we perform experimental tests on a highly thixotropic fluid we have made,
and demonstrate that indeed this material \emphhas the theoretically
suggested minimum.
We go on to demonstrate experimentally that for such materials shear
banding occurs even in completely homogeneous stress fields if the imposed
shear rate is below \dot{\gamma}_{c}, and that the ratio of the width of
the sheared band to the total width of the gap, w_{s}/w_{\text{tot}}
follows the ’lever rule’ :
w_{s}/w_{\text{tot}}=\dot{\gamma}_{\text{imposed}}/\dot{\gamma}_{c}.
In addition to this work we examine the strength of moist granular
materials and present a detailed model for how the elastic modulus of such
materials depends on grain size, fluid surface tension, grain material,
and liquid volume fraction that we verify experimentally.

En salle de conférence IV (24 rue Lhomond, Paris 5, France).