Description
Year: L3/M1/M2
Laboratory : IRPHE
Contact : Marie-Julie Dalbe marie-julie.dalbe@univ-amu.fr et Nicolas Vandenberghe nicolas.vandenberghe@univ-amu.fr
Un milieu granulaire, comme du sable, est un ensemble de particules rigides qui interagissent par des contacts. Ces milieux présentent à la fois des propriétés fluides (ils peuvent s’écouler) et des propriétés solides (un empilement peut conserver sa forme malgré la gravité). L’ajout d’une petite quantité de liquide modifie considérablement les propriétés mécaniques de ces milieux. Des ponts capillaires se forment entre les grains induisant une force de cohésion qui maintient les grains entre eux, renforçant ainsi la capacité du milieu à supporter des contraintes sans se déformer significativement. Toutefois, lorsqu’on applique une contrainte suffisamment élevée, le milieu granulaire humide s’écoule comme un liquide, mais peut aussi, sous certaines conditions, se fissurer comme un milieu solide. A ce jour, on ne sait pas prédire les conditions d’apparition des fissures et on ne dispose pas de modèle permettant de décrire leur dynamique de progression.
Pour mieux comprendre ce phénomène, nous proposons une expérience où il s’agit d’observer l’ouverture d’une fissure dans un milieu granulaire humide, en mesurant le déplacement des grains à l’aide d’une caméra. L’objectif est de déterminer l’énergie nécessaire pour propager une fissure à partir de mesures de forces et de déplacements de grains et de caractériser les variations de cette énergie avec les différents paramètres physiques (taille des grains, tension de surface du liquide). Le rôle de la géométrie de l’empilement de grains et en particulier sa densité sera aussi étudiée. Une meilleure compréhension des bases physiques de l’énergie de fracture dans les milieux granulaires cohésifs permettra d’améliorer les modèles utilisés par exemple pour la prévision des risques en géophysique (glissements de terrain ou avalanches) ou pour les écoulements de poudre dans un contexte industriel.
L’étude proposée est de nature expérimentale. Le ou la stagiaire recruté•e conduira les expériences sur un dispositif existant, qu’il ou elle contribuera à améliorer, et analysera les résultats pour identifier les paramètres physiques pertinents dans la rupture des milieux granulaires humides.
