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Physique des milieux granulaires

Informations pratiques


Discipline :

Physique

Niveau :

Master 2

Semestre :

S3b

Crédits ECTS :

6

Volume Horaire :

24h Cours
10h TD

Responsable :

Nicolas Taberlet

Université Claude Bernard Lyon 1 & ENS Lyon, Laboratoire de Physique

Intervenants :

Nicolas Taberlet
Loic Vanel

Objectif

Les milieux granulaires constituent un exemple typique de matériau divisés et hétérogène à une échelle macroscopique. Ils ont suscité un grand intérêt auprès des physiciens au cours des quelques dernières décennies. Les approches théoriques empruntent des concepts développés dans des domaines aussi variés que la physique statistique, la mécanique des fluides et des milieux continus ou encore la théorie cinétique des gaz. Nous nous attacherons à illustrer les concepts théoriques par des expériences simples.

Plan du cours

I. Introduction
1. Définitions et exemples
2. Ordres de grandeur
3. Cohésion humide

II. Interactions entre particules
1. Rôle de l’air environnant
2. Rappels sur le frottement solide
3. Problème d’indétermination
4. Loi de Hertz
5. Inélasticité – coefficient de restitution

III. Statiques des matériaux granulaires
1. Equilibre statique
2. Contraintes
3. Hétérogénéités des contraintes
4. Compacité
5. Compaction

IV. Plasticité – Rupture
1. Introduction
2. Principe du modèle de Mohr-Coulomb
3. Test biaxial
4. Cercle de Mohr
5. Critère de rupture local
6. Multi-fissuration
7. Dynamiques de rupture
8. Applications

V. Régimes dilués – Théorie cinétique
1. Introduction
2. Analogies et différences avec un gaz moléculaire
3. Modèle de Haff
4. Cisaillement simple
5. Ecoulement sur plan incliné
6. Refroidissement et effondrement inélastique

VI. Ecoulements de grains
1. Les différentes situations expérimentales
2. hstop, hstart
3. Profils de vitesse
4. Influence des parois
5. Lois d’échelle
6. Frottement effectif
7. Nombre inertiel
8. Sablier oscillant
9. Rappels de mécanique des milieux continus
10. Traitement « fluide complexes » des granulaires
11. Rod climbing et siphon ouvert
12. Sables mouvants

VII. Dunes et rides de sable
1. Introduction
2. Barkhanes
3. Flux et transport
4. Stabilité et interactions entre dunes

Modalité de l'examen

Écrit