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Propagation d’ondes sonores dans des empilements granulaires non-cohésifs

Guillaume Huillard

Vendredi 18 novembre 2011

à 10h en salle C. Brot

Cette thèse est consacrée à l’étude de la propagation d’ondes sonores dans des empilements granulaires non-cohésifs. Dans ces milieux, la non-linéarité de la loi de contact entre les grains et le désordre du réseau des contacts sont à l’origine de comportements originaux et mal-élucidés présentés par les ondes de son. Nous avons utilisé des empilements granulaires modèles constitués de grains photoélastiques et cylindriques. En utilisant une caméra rapide, nous avons réussi à visualiser le champ des contraintes associé à la propagation de l’onde sonore et nous avons pu tester une alternative à la loi de contact de Hertz propre aux grains sphériques.

J’aborderai d’abord le cas de l’empilement le plus simple : une chaîne 1D de cylindres en contact. Nous avons étudié la propagation d’impulsions sonores dans cet alignement modèle dans les deux cas où leurs amplitudes sont petites (régime linéaire) ou grandes (régime non-linéaire) devant la force de confinement statique appliquée à la chaîne. Nous nous sommes intéressés à l’allure spatiale des ondes, à leur loi de vitesse et à la dissipation qui accompagne la propagation de l’impulsion. Nos observations peuvent être interprétés en généralisant le modèle et les résultats de Nesterenko.

Je présenterai ensuite le cas des empilements 2D dans lequel le désordre du réseau des contacts détermine les chemins empruntés par l’onde. Nous avons mesuré localement les vitesses des ondes linéaires le long des chaînes de forces statiques. Nous comparerons ces résultats à ceux obtenues avec l’empilement 1D.

Mots-clés

Fluides & Matériaux Complexes