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| Étude expérimentale du lien entre réarrangements locaux et friction interne dans un matériau amorphe modèle (Experimental study of the link between local rearrangements and internal friction in a model amorphous medium) Houdoux, David - (2019-07-15) / Universite de Rennes 1 - Étude expérimentale du lien entre réarrangements locaux et friction interne dans un matériau amorphe modèle
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Crassous, Jérôme; Amon, Axelle Discipline : Physique Laboratoire : Institut de Physique de Rennes Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Physique Mots-clés : matériau granulaire, test biaxial, DWS, plasticité, critère de Mohr-Coulomb, redistribution Eshelby
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Résumé : Lorsqu’il est soumis à une contrainte homogène, un matériau granulaire se déforme d’abord de manière homogène puis, passé un certain seuil, de manière hétérogène. Cependant, les mécanismes de plasticité sous-jacents à l’origine de ce comportement ne pas complètement compris. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’organisation de la plasticité afin de comprendre la transition d’une déformation homogène vers une déformation hétérogène. Les expériences sont menées sur un matériau amorphe modèle constitué de billes de verre d’un diamètre moyen de l’ordre de la centaine de micromètres. Le matériau granulaire est soumis à un test biaxial en déformation plane et l’organisation de la plasticité est observée par spectroscopie de diffusion multiple de la lumière (DWS). Au cours d’une expérience de compression uni-axial, le champ de plasticité peut se décomposer en deux parties indépendantes et évoluant à des échelles de déformation différentes. Les orientations de ces deux structures sont déterminées quantitativement. On observe alors une partie lentement variable et moyennée dans le temps qui s’oriente selon un angle prédit par le modèle de Mohr-Coulomb ; ainsi qu’une partie fluctuante qui peut être décrite à partir de la théorie Eshelby décrivant la redistribution de la contrainte après un réarrangement plastic local dans un matériau amorphe. D’autre part, pour la première fois, des évènements plastiques ont pu être observés et caractérisés à l’intérieur des bandes de cisaillement. Une analogie qualitative avec la sismicité terrestre en est déduite. Abstract : When a homogeneous stress is applied on a granular material, it first, shows a homogeneous strain and then, above a certain threshold, a heterogeneous strain. However, underlying plasticity mechanisms which trigger this behavior are not known very well. The aim of this thesis is to study how the plasticity organizes in order to understand the transition between a homogeneous strain towards a heterogeneous one. Experiments are carried out on a model amorphous medium consisting of an assembly of glass beads with an average diameter about one hundred microns. A biaxial compressive test in plan strain conditions is performed on the granular material and the organization of the plasticity is observed using the Diffusing Wave Spectroscopy (DWS) technique. During a unixial compression experiment, the plastic field can be decomposed in two components operating on two decoupled strain increment scales. The orientations of these two structures are determined quantitatively. As a result, we observe a slowly varying and coarse-grained part which concentrates along a macroscopic direction corresponding to the Mohr-Coulomb angle; and a fluctuating part that may be related to an Eshelby-like stress redistribution after a plastic rearrangement in an amorphous material. Otherwise, for the first time, we observe and characterize plastic events within shear bands. A qualitative analogy with earth seismicity is deduced. | |||