Reología de cizalladura oscilatoria de gran amplitud (LAOS): evolución metodológica, controversias y nuevo paradigma impulsado por datos

Peng-guang Wang ,  

Zi-yu Zhou ,  

Hui-min Ren ,  

Shu-na Gao ,  

Ou-wei Dai ,  

Bai-hua Yuan ,  

Hong-bin Zhang ,  

摘要

La prueba de cizalladura oscilatoria de gran amplitud (LAOS) es una técnica experimental crucial para investigar la reología no lineal de fluidos complejos. Mediante el control independiente de la deformación y la frecuencia de oscilación, se puede simular un campo de flujo con grandes deformaciones, conectando la estructura microscópica con la respuesta no lineal macroscópica. Este artículo revisa la evolución de la reología LAOS y su marco matemático, clasificándola en tres grandes categorías según el paradigma de investigación: conducido por la física, conducido por las matemáticas y conducido por los datos. Los métodos físicos incluyen las curvas de Lissajous-Bowditch, la descomposición de tensiones, la relación de endurecimiento por deformación/engrosamiento por cizalladura, la proporción de disipación, el método de procesos físicos continuos y la reología recuperativa, que proporcionan una imagen física clara de la respuesta no lineal; los métodos matemáticos están representados por la reología basada en la transformada de Fourier y el parámetro no lineal intrínseco Q; los métodos basados en datos comprenden modelos constitutivos neuronales, superposición paralela de amplitudes medias, bifurcaciones algebraicas de tensiones y el método analítico LAOS, que extraen reglas generalizadas a partir de características estadísticas de los datos. También se evalúa el valor práctico de varias técnicas LAOS para la predicción del procesamiento y las propiedades en fundidos, soluciones, nanocompuestos, mezclas, hidrogeles y sistemas alimentarios. Se analizan y discuten disputas sobre la hipótesis de simetría en la descomposición de tensiones, la interpretación física de los coeficientes de Fourier, la definición unificada del esfuerzo de fluencia y la integración de los tres paradigmas. Finalmente, se vislumbra la integración cruzada de LAOS con aprendizaje automático, caracterización in situ y simulación multiescala.

关键词

cizalladura oscilatoria de gran amplitud; reología no lineal; descomposición de tensiones; dirigido por la física; dirigido por datos; fluidos poliméricos complejos

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