Nonlocal rheology of granular flows across yield conditions.
The rheology of dense granular flows is studied numerically in a shear cell controlled at constant pressure and shear stress, confined between two granular shear flows. We show that a liquid state can be achieved even far below the yield stress, whose flow can be described with the same rheology as above the yield stress. A nonlocal constitutive relation is derived from dimensional analysis through a gradient expansion and calibrated using the spatial relaxation of velocity profiles observed under homogeneous stresses. Both for frictional and frictionless grains, the relaxation length is found to diverge as the inverse square root of the distance to the yield point, on both sides of that point.
Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, PMMH UMR 7636 ESPCI-CNRS, Université Paris-Diderot, Université Pierre et Marie Curie, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France.
Mehdi
M
Bouzid
Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, PMMH UMR 7636 ESPCI-CNRS, Université Paris-Diderot, Université Pierre et Marie Curie, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France.
Martin
M
Trulsson
Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, PMMH UMR 7636 ESPCI-CNRS, Université Paris-Diderot, Université Pierre et Marie Curie, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France.
Philippe
P
Claudin
Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, PMMH UMR 7636 ESPCI-CNRS, Université Paris-Diderot, Université Pierre et Marie Curie, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France.
Eric
E
Clément
Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, PMMH UMR 7636 ESPCI-CNRS, Université Paris-Diderot, Université Pierre et Marie Curie, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France.
Bruno
B
Andreotti