Viscoélasticité des milieux granulaires denses

Résumé : A l'aide d'un nouveau prototype de rhéomètre à poudre, couplé à une cellule vibrante capable de générer un mouvement brownien à l'échelle macroscopique au sein des échantillons, nous avons montré que les milieux granulaires denses, sous vibrations, se comportent comme des fluides condensés non-newtoniens viscoélastiques et présentent des analogies très étroites avec les milieux moléculaires au voisinage de leur transition vitreuse. Sur la base de ces résultats, nous avons élaboré un modèle de type "volume libre", fondé sur une approche phénoménologique de type système à deux états, associés au caractère bimodal des chaînes de forces dans les empilements granulaires, la transition entre ces états étant induite par les vibrations et le cisaillement. La dynamique du réseau de contacts est ainsi formalisée par une équation cinétique décrivant les probabilités de transitions entre ces deux états. Afin de confronter la théorie à l’expérience via des tests rhéologiques, une équation constitutive différentielle, reliant la contrainte à la déformation, est déduite de l’équation cinétique. Son intégration permet de décrire et de prédire les comportements rhéologiques observées expérimentalement en régimes stationnaires et transitoires, en présence et en l'absence de vibrations: élastique linéaire (hookéen) et non-linéaire, visqueux linéaire (newtonien), viscoélastique linéaire (maxwellien) et frictionnel (coulombien). De plus, l'existence d'un principe de superposition "temps-température granulaire", inhérent aux théories de volume libre et théoriquement prédit par le modèle, a été confirmé par l'expérience, la température granulaire étant contrôlée par l'énergie de vibration.
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HDR
Milieux fluides et réactifs. Université de Lorraine (Nancy), 2013
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Contributeur : Philippe Marchal <>
Soumis le : vendredi 16 juin 2017 - 15:26:26
Dernière modification le : samedi 17 juin 2017 - 01:15:47

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Philippe Marchal. Viscoélasticité des milieux granulaires denses. Milieux fluides et réactifs. Université de Lorraine (Nancy), 2013. 〈tel-01540780〉

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