{"id":566,"date":"2019-11-29T18:52:54","date_gmt":"2019-11-29T17:52:54","guid":{"rendered":"http:\/\/www.lmgc.univ-montp2.fr\/perso\/serge-mora\/?p=566"},"modified":"2020-12-17T11:52:19","modified_gmt":"2020-12-17T10:52:19","slug":"proposition-de-these-no-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.lmgc.univ-montp2.fr\/perso\/serge-mora\/2019\/11\/29\/proposition-de-these-no-1\/","title":{"rendered":"Proposition de th\u00e8se no 1"},"content":{"rendered":"\n

Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et physiques d’agglom\u00e9rats granulaires non satur\u00e9s<\/strong>
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Un ch\u00e2teau de sable se construit avec un sable humide. Si le sable \u00e9tait sec, il n\u2019aurait pas la tenue suffisante. Cette tenue s\u2019explique par la pr\u00e9sence de ponts liquides (capillaires) qui lient les grains entre eux. La quantit\u00e9 d\u2019eau doit \u00eatre suffisante pour que le r\u00e9seau de ponts capillaires s\u2019\u00e9tende dans tout le mat\u00e9riau, mais ne doit pas \u00eatre trop grande afin de maintenir la pr\u00e9sence d\u2019air n\u00e9cessaire pour le maintien de la tension capillaire \u00e0 l\u2019interface liquide-air. Des mat\u00e9riaux du m\u00eame type que ce sable humide ont des applications dans les domaines de la construction (enduits, ciment frais), de la g\u00e9otechnique (stabilit\u00e9 des sols) ou dans des proc\u00e9d\u00e9s industriels afin par exemple de rassembler de la mati\u00e8re pulv\u00e9rulente en granules plus facilement utilisables ou, au contraire, pour les disperser dans des proc\u00e9d\u00e9s de malaxage. Dans ces applications, les agglom\u00e9rats sont souvent assujettis \u00e0 des sollicitations dynamiques (\u00e9coulements inertiels, impacts) qui mobilisent \u00e9galement des forces de lubrification et perturbent l\u2019\u00e9quilibre thermodynamique des phases fluides.<\/p>\n\n\n\n


Les propri\u00e9t\u00e9s rh\u00e9ologiques des agglom\u00e9rats hors d\u2019\u00e9quilibre et sous l\u2019effet des actions dynamiques sont encore mal connues. Il est donc aujourd\u2019hui important d\u2019am\u00e9liorer notre compr\u00e9hension des propri\u00e9t\u00e9s de ce type de mat\u00e9riaux pour des questions fondamentales relatives au comportement de ces syst\u00e8mes h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes et dynamiques et aussi en vue de nombreuses applications de forte valeur ajout\u00e9e pour l\u2019industrie (par exemple pour l’\u00e9laboration de nouveaux mat\u00e9riaux) et importantes pour la mod\u00e9lisation des processus environnementaux, comme l’\u00e9rosion des sols ou des c\u00f4tes. <\/p>\n\n\n\n

L\u2019objectif de cette th\u00e8se est de d\u00e9terminer l\u2019influence des propri\u00e9t\u00e9s rh\u00e9ologiques du fluide interstitiel sur le comportement dynamique d’agglom\u00e9rats constitu\u00e9s de grains humides et de d\u00e9velopper une approche num\u00e9rique pour leur simulation et l’analyse \u00e0 l\u2019\u00e9chelle des particules.
\nLes exp\u00e9riences et des simulations num\u00e9riques seront r\u00e9alis\u00e9es en parall\u00e8le. \\<\/p>\n\n\n\n

Dans les exp\u00e9riences, les agglom\u00e9rats seront constitu\u00e9s de billes de verre (dont le diam\u00e8tre sera ajust\u00e9, entre 50 microns et 1 millim\u00e8tre) m\u00e9lang\u00e9es avec un fluide mod\u00e8le aux propri\u00e9t\u00e9s rh\u00e9ologiques contr\u00f4l\u00e9es (newtonien, rh\u00e9ofluidifiant, rh\u00e9o\u00e9paississant ou visco\u00e9lastique). Les agglom\u00e9rats obtenus seront de forme sph\u00e9rique, de diff\u00e9rents diam\u00e8tres (de l\u2019ordre du centim\u00e8tre).
Les exp\u00e9riences consisteront (i) \u00e0 comprimer radialement les granules sous diff\u00e9rentes vitesses de compression et (ii) \u00e0 les laisser tomber sur une surface non frottante avec diff\u00e9rentes vitesses d’impact. Les mesures de force se feront \u00e0 l\u2019aide d\u2019un rh\u00e9om\u00e8tre, et les d\u00e9formations seront suivies \u00e0 l\u2019aide d\u2019une cam\u00e9ra rapide. Les simulations num\u00e9riques s\u2019appuieront (i) sur la m\u00e9thode des \u00e9l\u00e9ments discrets (DEM) coupl\u00e9e avec la m\u00e9thode Lattice-Boltzmann (LBM) pour mod\u00e9liser dans un premier temps un pont capillaire unique, (ii) sur la m\u00e9thode DEM, en rempla\u00e7ant la m\u00e9thode LBM par le potentiel d\u2019interaction entre deux particules (d\u00e9termin\u00e9 pr\u00e9c\u00e9demment) dans les simulations impliquant la dynamique d\u2019un agglom\u00e9rats entier (compression ou impact). L\u2019objectif de ces simulations est de valider l\u2019approche num\u00e9rique par la confrontation directe avec les exp\u00e9riences et l\u2019utiliser pour comprendre l\u2019influence des effets dynamiques sur le comportement d\u2019un agglom\u00e9rat \u00e0 la fois \u00e0 grande \u00e9chelle et \u00e0 l\u2019\u00e9chelle des particules. <\/p>\n\n\n\n

La combinaison des deux approches (exp\u00e9rimentale et num\u00e9rique) devrait permettre d\u2019\u00e9tablir
des lois d\u2019\u00e9chelles dans des cas extr\u00eames (par exemple lorsque les vitesses ou les viscosit\u00e9s sont grandes), et d’obtenir un mod\u00e8le pr\u00e9dictif dans les cas interm\u00e9diaires. L’accent sera mis sur la compr\u00e9hension des lois \u00e9tablies \u00e0 partir de la structure des agglom\u00e9rats, et des interactions entre grains \u00e9l\u00e9mentaires. <\/p>\n\n\n\n

Ce sujet de th\u00e8se s\u2019adresse \u00e0 des \u00e9tudiants titulaires d’un Master 2 en lien avec la Physique et\/ou la M\u00e9canique des fluides ou des solides. <\/p>\n\n\n\n


Encadrants<\/strong> : S. Mora et F. Radjai<\/p>\n\n\n\n

serge.mora@umontpellier.fr
franck.radjai@umontpellier.fr<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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