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Version du 23 mars 2022 à 13:16

Analyse mésoscopique de la transition inertielle dans les milieux granulaires

Thèse soutenue le 10 février 2022 par Adriane Clerc

Résumé de la thèse :

L’un des caractères remarquables du comportement des milieux granulaires est leur capacité à se comporter comme un solide ou un fluide. C’est cette propriété qui est à l’origine des avalanches ou des glissements de terrain par exemple. La transition inertielle, qui est le passage d’un régime quasistatique à un régime dynamique, est assimilable à un brusque changement de comportement, de solide à fluide. C’est l’objet d’étude de cette thèse. Les bouffées d’énergie cinétique, premiers signes d’une instabilité, sont analysées à l’échelle mésoscopique en simulant des matériaux granulaires en conditions quasi 2D, soumis à un cisaillement, avec ou sans gravité. Les cycles de grains sont des structures importantes permettant une analyse fine de l’évolution du milieu à une échelle intermédiaire, entre l’échelle des grains et celle du volume élémentaire représentatif. Sur cette base, une échelle mésoscopique est définie, et de nouvelles grandeurs sont définies à cette échelle, notamment un tenseur des contraintes mésoscopique et un travail du second-ordre mésoscopique. Dans le contexte d’un essai biaxial sans gravité, il est observé que des bouffées d’énergie cinétique apparaissent dans des zones lâches, où les contacts sont plus proches du seuil de glissement que dans le reste de l’échantillon. L’évolution des méso-structures illustre les réorganisations microscopiques localisées dans le temps et dans l’espace créées par une bouffée localisée. Ces observations montrent que le critère du travail du second ordre est aussi applicable à l’échelle mésoscopique et que son annulation est un précurseur à l’apparition d’une bouffée d’énergie cinétique. Des résultats similaires sont retrouvés lors de l’analyse du déclenchement du glissement d’une pente soumise à la gravité. Plus la pente augmente, plus les réorganisations liées aux bouffées d’énergie cinétique sont fréquentes, jusqu’à un glissement généralisé qui marque la fin de la transition inertielle.

Bouffées d’énergie cinétique

Vous pouvez accéder à la thèse dans sa version complète ici :

https://

Contact : adriane.clerc@inrae.fr