Reologia de cisalhamento oscilatório de grande amplitude (LAOS) — evolução metodológica, controvérsias e novo paradigma baseado em dados

Peng-guang Wang ,  

Zi-yu Zhou ,  

Hui-min Ren ,  

Shu-na Gao ,  

Ou-wei Dai ,  

Bai-hua Yuan ,  

Hong-bin Zhang ,  

摘要

O teste de cisalhamento oscilatório de grande amplitude (LAOS) é um método experimental central para investigar a reologia não linear de fluidos complexos. Através do controle independente da deformação e da frequência de oscilação, é possível simular campos de fluxo de grandes deformações, conectando a estrutura microscópica à resposta não linear macroscópica. Este artigo revisa o desenvolvimento da reologia LAOS e sua estrutura matemática, classificando-a em três grandes categorias com base nos paradigmas de pesquisa: condução física, condução matemática e condução baseada em dados. Os métodos físicos abrangem curvas de Lissajous-Bowditch, decomposição de tensões, relação endurecimento por deformação/espessamento por cisalhamento, fator de dissipação, método contínuo de processo físico e reologia de recuperação, que fornecem um quadro físico claro da resposta não linear; os métodos matemáticos são representados pela reologia baseada na transformada de Fourier e no parâmetro não linear intrínseco Q; os métodos baseados em dados incluem modelos constitutivos neuronais, sobreposição paralela de amplitudes médias, bifurcações algébricas de tensões e método analítico LAOS, que extraem regras generalizadas das características estatísticas dos dados. O artigo também avalia o valor prático dos diferentes métodos LAOS na previsão do processamento e das propriedades em matérias fundidas, soluções, nanocompósitos, misturas, hidrogéis e sistemas alimentares. Controvérsias sobre a hipótese de simetria na decomposição do estresse, interpretação física dos coeficientes de Fourier, definição unificada da tensão de escoamento e integração dos três paradigmas também são analisadas e discutidas. Por fim, são apresentadas perspectivas para a integração cruzada do LAOS com aprendizado de máquina, caracterização in situ e simulação multiescala.

关键词

cisalhamento oscilatório de grande amplitude; reologia não linear; decomposição de tensões; condução física; condução baseada em dados; fluidos poliméricos complexos

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