Micro-mécanique experimentale

Ce thème, également abordé dès mon arrivé au Laboratoire 3SR, concerne l’analyse expérimentale de la cinématique des particules au sein d’un milieu analogue aux géomatériaux granulaires. Il a été mené localement en collaboration avec Gaël Combe et Cino Viggiani. L’ensemble de ces études s’appui sur un outil de corrélation d’image adapté au suivi du mouvement rigide (parfois très erratique) de chaque particule, et sur l’utilisation du dispositif expérimental \(1\gamma2\varepsilon\) permettant de sollicité un matériau 2D (analogue à une sol sec granulaire) suivant un chemin de chargement aussi complexe que l’on veut.

Un premier volet de ce thème porte sur les fluctuations de déplacement des particules. Le terme fluctuation doit être compris comme l’écart par rapport à la valeur dictée par la mécanique des milieux continus. L’étude statistique de ces fluctuations a permis de mettre en évidence des propriétés similaires de celles observées dans les écoulements turbulents de fluides, alors que l’origine physique de ces fluctuations sont radicalement différents (dans le cas des assemblages granulaires, elle résulte des exclusions géométrique mutuelles des particules). En recherchant une échelle de longueur caractéristique dans les champs de fluctuation, nous avons montré qu’il n’en existait justement pas. Enfin, une collaboration avec des scientifiques brésiliens (Allbens Attman et Constantino Tsalis) a permis une validation expérimentale d’une loi d’échelle à partir des fluctuations de déplacements dans un milieu granulaire confiné.

Un second volet de ce thème concerne la détermination des forces de contacts dans un assemblage granulaire en ayant comme seules informations la cinématique des particules et le chargement extérieur. En d’autres termes, il s’agit de développer une méthode pour la mesure de forces par traitement d’image et analyse inverse. La thèse de Mathias Tolomeo, pour laquelle j’ai obtenu une dérogation de l’école doctorale, est complètement dédiée à ce sujet. Sans entrer dans les détails, l’analyse inverse s’appui sur une méthode statique élastoplastique, développée par Jean-Noël Roux qui Co-encadre également la thèse.