Mes travaux à l'Université de Rennes 1
Mes études et mon Curriculum Vitae
Mes travaux de thèses à l'université de Rennes 1.
J'ai soutenu ma thèse de physique, le 12 décembre 2005, sur la compaction des milieux granulaires à l'Université de Rennes 1.
L'étude portait sur l'évolution d'un empilement de billes sous l'effet de sollicitations verticales répétées à intervalle de temps régulier. Mon travail s'est effectué sous la tutelle de D. Bideau et R. Delannay avec l'aide de P. Richard.
Une brève introduction au milieux granulaire...
Les milieux granulaires constituent une part importante de l'activité économique. En effet les milieux granulaires sont présents dans un grand nombre d'activité humaine. Par exemple, l'industrie pharmaceutique utilisent abondamment les poudres comme matière première. Le problème de la compaction intervient aussi en génie civil. Comment stabiliser un sol en vue d'une construction? Qu'advient-il du balaste lorsqu'un TGV passe sur les rails?
Par ailleurs l'intérêt de l'étude des milieux granulaires est plus vaste qu'il n'y paraît au premier abord dans la mesure où le système étudié présente un comportement analogue à d'autres systèmes hors équilibres comme les verres, les systèmes boursiers, les populations cellulaires. En effet tous ces systèmes présentent des effets "mémoires" et un vieilissement lent. Ainsi l'étude menée sur le système modèle granulaire permet une approche originale de problèmes plus généraux.
La compaction des milieux granulaires
Mon étude consistait à étudier
les réorganisations survenant dans un milieu granulaire et de corréler
ces observations avec l'évolution globale de l'échantillon.
Pour cela, la compacité de l'échantillon est mesurée
après chaque sollicitation par absorption d'un faisceau Gamma.
D'autre part le mouvement de certaines particules est repéré
et ce mouvement local est corrélé avec l'évolution
de la grandeur global. Le mouvement des particules est suivi dans un liquide
isoindice à l'aide d'une nappe laser ou dans l'air à l'ESRF
à l'aide du rayonnement synchrotron. Par ailleurs certaines de
ces expériences ont été réalisées dans
le cadre d'une collaboration avec le Pr. W. Losert de
Pour en savoir plus sur les techniques expérimentales et les résultats expérimentaux...
J'ai aussi développé un certain nombre de simulations numériques afin de modéliser le comportement des empilements expérimentaux. Deux types de simulations sont entrepris:
- Des simulations où des billes sont soumises à une sollicitation modèle et retombent sous l'effet de la gravité. Les réarrangements des billes tiennent compte de la non interpénétration des billes (l'exclusion stérique).
- Des simulations où des particules fictives se déplacent dans un paysage énergétique complexe selon des règles appropriées. Ce modèle est connu sous le nom de modèle des pièges (trap-model) dont les études théoriques sont dues à J.P. Bouchaud du CEA.
Mes travaux m'ont permis de différencier deux types de mouvements :
- Les mouvements "cages" durant lesquelles une bille a un mouvement de faible amplitude, contraint par ces voisines.
- Les "sauts" pendant lesquelles une bille parvient à déformer sa cage et effectue alors un grand mouvement avant de tomber dans une nouvelle cage créée par ces nouvelles voisines.
Cette image montre le mouvement du centre de gravité d'une particuledurant 100 sollicitations lors d'une simulation numérique. Cette trajectoire présente les deux types de mouvement: le "saut" est aisément repérable, il correspond au grand déplacement, et le mouvement cage correspond aux autres déplacements. Le "saut" de la particule correspond à une déplacement de l'ordre du rayon de la bille, alors que lors du mouvement cage, la particule ne se déplace que de 1/100ème de son rayon.
Ce type de mouvement a pu être détecté lors d'expériences réalisées à l'Université du Maryland, comme le montre le film ci dessous. Sur ce film, deux couches de billes sont visibles:
- La couche inférieure où les billes apparaissent en clair avec un contour net et plus sombre.
- La couche supérieure où l'ensemble des billes apparaissent en sombre.
Sur ce film, une particule passe de la couche supérieure à la couche inférieure, réalisant un "saut" alors que toutes les particules ont un mouvement cage. (Pour le lancer, cliquez sur une des images...)
Ces évènements, bien que rares, jouent une grande importance pour la dynamique du milieu. De tels évènements ont été mis en évidence aussi bien dans les simulations que lors d'expériences.
Avoir plus de détails sur les résultats numériques
Récupérer le fichier .pdf de ma thèse
Obtenir un résumé de mes travaux