Séminaire | Une étude expérimentale et numérique de la rhéologie des matériaux granulaires cohésifs

Ce séminaire sera donné par Adrien Gans, post-doctorant à l’Institut de Physique de Rennes (IPR).

Résumé :

Les matériaux granulaires cohésifs sont rencontrés dans de nombreuses applications géophysiques et industrielles, comme le sable fin, le ciment, les poudres pharmaceutiques et les farines. Alors que de nombreux progrès ont été réalisés dans la description d’écoulements granulaires sans cohésion dans diverses configurations, le comportement des poudres cohésives reste insaisissable. En particulier, une difficulté réside dans la compréhension de la force de cohésion entre les particules. Pour les très petites particules (typiquement inférieures à 10 µm de diamètre), les forces attractives comme les forces de Van der Walls ou les forces électrostatiques sont dominantes, alors que pour les particules plus grandes, l’humidité apporte la quantité d’eau nécessaire pour construire des ponts liquides solides entre les particules et crée ainsi une cohésion globale. Comme le concept de cohésion recouvre une grande complexité, il est nécessaire d’avoir une définition simple et un bon contrôle de la cohésion pour réaliser des expériences quantitatives. Plusieurs études expérimentales ont été menées en utilisant des matériaux granulaires humides où la cohésion provient de liaisons capillaires. Cependant, la principale difficulté réside dans la capacité à contrôler et à reproduire la force de cohésion entre les particules. Récemment, un nouveau matériau granulaire à cohésion contrôlée (CCGM) a été développé où la cohésion provient d’un revêtement de polyborosiloxane sur les particules de verre. Cette approche s’est avérée très utile pour développer des études expérimentales où une cohésion globale doit être mise en œuvre.
Dans cet exposé, je présenterai les résultats de notre enquête sur l’effet de la cohésion sur le comportement des milieux granulaires dans des expériences de référence réalisées avec le CCGM. Les expériences seront comparées aux simulations numériques continues basées sur une rhéologie cohésive µ(I) réalisées avec le logiciel Basilisk (www.basilisk.fr).