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Séminaires MSC
"Matière et Systèmes Complexes"

                      

Lundi 5 octobre 2009 à 11h30
Bâtiment Condorcet, 4ème étage, salle 454 A.


Pierre Rognon
(School of civil engineering, The University of Sydney)



Comportement des matériaux particulaires immergés

Le sang, les émulsions, les mousses et les pâtes granulaires sont composés de particules athermiques, déformables et immergées dans un fluide visqueux. Dans ce séminaire-candidature, je propose au MSC de conduire une étude
principalement théorique et numérique des liens entre leur propriétés rhéologiques, la nature des particules, de leur interaction et de leur organisation.
Dans une première partie, je résumerai mes travaux de thèse portant sur les avalanches de neige (expériences sur le terrain) et sur les écoulements granulaires cohésifs (simulations numériques discrètes). Ces travaux montrent le lien
entre une force d'adhésion entre grains, la formation d'agrégats et la viscosité du matériau. Je présenterai ensuite la méthode numérique développée au cours de mes deux postdoctorats réalisés au MSC et à Sydney. Cette méthode,
baptisée Soft Dynamics, permet de simuler la dynamique de particules élastiques interagissant par des contacts lubrifiés.
Dans une seconde partie, je présenterai le projet de recherche que je propose au MSC. Je compte utiliser la Soft Dynamics pour simuler le cisaillement plan de particules déformables immergées. Au sein du matériau, les simulations donneront accès aux détails de la microstructure (texture, taux de déformation local, fluidité, agrégation, mouvement
corrélés, isostaticité...) qui seront connectés aux comportements observés.
Le premier matériau considéré sera composé de grains élastiques dans un fluide visqueux. Trois études viseront à (i) déterminer la loi de comportement pour les écoulements stationnaires et homogènes ; (ii) identifier les conditions qui
conduisent à la coexistence d'une phase liquide et d'une phase bloquée (agrégats bloqués ou bandes de cisaillement) ; (iii) caractériser les régimes transitoires (saut de contraintes, inversion du sens de cisaillement) et leurs processus de
relaxation. Cette méthodologie sera ensuite appliquée à des matériaux plus réalistes. A la lumière de l'expertise des équipes de MSC et d'expériences de type « traction entre deux particules », l'enjeu sera (i) d'affiner le modèle de lubrification entre surfaces élastiques ; (ii) de remplacer la déformation élastique (Hertz) par la viscoélasticité de surface des mousses et les émulsions ; (iii) de considérer des particules dont la forme peut évoluer en fonction des forces qu'elles subissent (sphères de taille variable ou sphèresellipsoïdes).