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大振幅振荡剪切是研究屈服应力流体屈服转变过程的重要方法,但是目前在大振幅振荡剪切流场中确定屈服应力的方法普遍是将某个特征转折点定义为屈服应力,缺乏明确的物理意义,不同方法得到的屈服应力往往互相矛盾,不能表征屈服转变过程,因此通过经验性方法确定的屈服应力来研究屈服转变的时间依赖性也存在很大的局限性。对于乳液、悬浮液等分散体系,目前研究表明发生玻璃化或堵塞(jamming)转变后,屈服应力和特征松弛时间与分散相浓度呈幂律关系,其流动曲线在转变前后能够分别叠加为主曲线,这种特征的普适性及其与体系中相互作用的关系仍然尚未明了。在屈服转变过程中不可避免的会出现滑移,严重影响了对材料本身特性的准确测试,因此掌握屈服应力流体的滑移行为就非常重要。本文从确定屈服转变临界参数、屈服应力流体流变行为特征和边界条件为出发点,从以下几个方面研究了屈服应力流体在大振幅振荡剪切流场中的流变学行为:(1)针对大振幅振荡流场中用傅里叶变换流变学确定屈服应力存在的信号噪音大的问题,提出了通过二维力学相关谱(2D-MCS)确定屈服应力的新方法,成功应用于三种典型的屈服应力流体。结果表明通过二维力学相关谱(2D-MCS)方法定义的非线性自相关强度与应力振幅或应变振幅呈现标度关系,其幂率指数的变化可以用于清晰的确定屈服应力,其结果与瞬态应力扫描确定的屈服应力结果一致,相对于傅里叶变换方法灵敏度和可靠性提高。(2)针对动态剪切流场中的屈服转变问题,进一步提出研究屈服应力流体屈服转变过程的新方法,即应力分叉,并成功应用于研究浓乳液、高分子纳米复合材料、微凝胶、悬浮体系等典型屈服应力流体的屈服转变过程。该方法基于对弹性和粘性Lissajous曲线的几何平均的方法,结果表明在振荡周期间和振荡周期内应力-平均应变(速率)曲线和平均应力-应变(速率)曲线都会出现应力分叉现象,应力分叉现象不依赖于输入信号的控制模式,即应力控制和应变控制的大振幅振荡流场中都会出现应力分叉。不同于定义单一的屈服应力值,从屈服转变过程的思路,通过振荡周期间的应力分叉定义了开始屈服应力、开始屈服应变和结束屈服应力、结束应变速率来表征屈服转变过程,系统地讨论了这些临界应力、临界应变和临界应变速率的频率依赖性,并引入了粘-弹-塑性模型,即Kelvin-Voigt-Herschel-Bulkley(KVHB)模型,来研究和解释应力分叉和临界变量的频率依赖性,发现实验结果与KVHB模型预测的结果一致。为深入认识理解屈服应力流体的屈服转变过程提供了新的方法和理论基础。(3)研究表明,对于乳液、悬浮液等分散体系,在发生玻璃化或堵塞(jamming)转变后,屈服应力与分散相浓度呈幂律关系,其流动曲线在转变前后能够分别叠加为主曲线。为了研究固液屈服转变流变学特征的普适性,选择一种连续相为向列相液晶(8CB)、分散相为硅油(PDMS)的乳液体系,系统研究了在出现堵塞转变前后的流变学行为特征,发现该乳液体系出现堵塞(Jamming态)转变后,表现出固体特性,但屈服应力与分散相体积分数的关系与文献报道的幂率关系不同,而是符合指数函数关系,稳态流动曲线和动态平均流动曲线都无法叠加形成主曲线,这是由于在堵塞态(Jamming态),8CB/PDMS乳液形成类似蜂窝状的泡沫结构,连续相8CB的Frank弹性能是保持乳液稳定的关键。随着PDMS的浓度增加,向列相液晶8CB膜厚改变,液晶的弹性能也发生改变,从而导致PDMS液滴相互作用的改变。该结果直接证明文献中普遍认为的堵塞转变的流动曲线叠加的特征不具有普适性,揭示了长程相互作用对屈服应力流体固液转变的重要影响。(4)针对屈服应力流体在大振幅振荡剪切流场中不可避免的滑移现象,本文基于对Lissajous曲线几何平均的方法,研究了边界条件对屈服应力流体在大振幅振荡流场中非线性粘弹性的影响,提出了研究动态滑移行为新方法,解决了滑移对屈服应力流体非线性粘弹性测试影响的问题,并确定了在大振幅振荡剪切流场中滑移速率,阐明了屈服应力流体在屈服转变前后的滑移行为的时间效应。结果发现,通过Lissajous曲线中的应力-平均应变曲线定义的材料函数不受边界条件的影响,能够真实反映在出现滑移时材料自身的粘弹特性,可以作为研究屈服应力体系非线性粘弹性的方法。振荡周期间的最大滑移应变速率遵循Navier’s定律,振荡周期内的滑移行为可以通过类Maxwell动态滑移模型描述,并由此确定了滑移松弛时间。结果发现表观屈服应力的大小不会影响滑移松弛时间对应力的依赖性,但是表观屈服应力越大的浓乳液,滑移的松弛过程会越快。滑移德博拉数(Deslip=λslipω,其中ω是角频率,λslip是滑移松弛时间)随着归一化应力的增加而单调下降,而且在屈服前后遵循不同的幂率关系,在类固体区域滑移德博拉数值接近1,表现出典型的滑移滞后行为,在类液体状态,远小于1,滑移的产生具有典型的瞬间响应特性(粘性滑移行为)。