Jeudi 25 février 2021, M. René Zuniga soutiendra par visioconférence ses travaux de thèse intitulés Transitions de phase dans les milieux granulaires vibrés et dirigés par MM. Jean-Yves CHOLEY (ISAE-Supméca), Stéphane JOB (ISAE-Supméca) et German VARAS (Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Chili).
- École Doctorale : ED SI – Sciences et Ingénierie – N°417 –CY Cergy Paris Université
- Spécialité : Mécanique
- Établissement : ISAE-Supméca
- Unité de recherche : EA 7393
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Résumé
Les matériaux granulaires sont des collections de particules macroscopiques qui interagissent par contact. On les trouve sous différentes formes dans la nature, et par exemple, l’une d’entre elles, le sable, est l’ingrédient essentiel des constructions modernes. On estime que la matière granulaire est le matériau le plus utilisé dans l’industrie après l’air et l’eau. Une seule particule est facile à décrire ; cependant, un ensemble de particules a un comportement collectif complexe. Par exemple, un ensemble de grains peut résister à une contrainte, mais en fournissant un peu d’énergie au système, le même ensemble peut s’écouler comme un liquide. Cette propriété, similaire à celle des fluides moléculaires, est le principal objet d’étude de cette thèse. Du point de vue thermodynamique, les transitions de phase sont contrôlées par la température du système. De même, dans les milieux granulaires vibrés, il existe un analogue de la température, qui quantifie les fluctuations des particules et qui est proportionnel à l’énergie vibratoire injectée dans le système. Ainsi, il est possible de passer d’une phase granulaire de type solide à une phase granulaire de type liquide, en augmentant simplement l’amplitude du mouvement imposé à un récipient rempli de grains. A l’inverse, dans cette thèse, nous cherchons à étudier la transition de phase d’un milieu granulaire vibré verticalement, en maintenant l’accélération (l’énergie) constante mais en modifiant la géométrie du récipient. La géométrie est modifiée par l’inclusion d’un gabarit en forme de V au fond de la cellule. De cette façon, il est possible d’induire un désordre plus important en brisant la symétrie spontanément générée par des sphères mono-disperses. Une caméra rapide enregistre le mouvement des particules, et grâce à l’analyse des images, on peut détecter chacune des particules au cours du temps. À partir des positions et des trajectoires, il est possible de mesurer le champ de vitesse, le nombre de proche voisins proches de chaque particule, la compacité locale et un paramètre d’ordre local. L’ensemble de ces paramètres renseigne sur l’existence d’une transition de phase entre des états apparentés à un solide et à un liquide. En pratique, cela permet d’étudier et relier les aspects dissipatifs des milieux granulaires vibrés, la statistique du mouvement des particules et la topologie du réseau. De plus, nous effectuons des simulations en utilisant la méthode des éléments discrets (DEM) pour calculer le facteur de perte d’énergie lors des collisions entre les particules et le conteneur, et de corrobore nos observations expérimentales.
Mots clés
# Milieux granulaires
# Vibrations
# Dissipation
# Transition de phase
# Topologie
