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Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Thèses 2006-2009 au CRPP : sujets proposés

Déformation d’une mousse et d’autres fluides complexes : de l’écoulement à la fracture

Directeurs de thèse : Cyprien Gay (CRPP) et Alois Würger (CPMOH)

Lorsqu’on déforme une mousse, il est connu qu’assez tôt, la déformation se concentre dans certaines régions (bandes de cisaillement, fractures). Les raisons de cette localisation de la déformation sont comprises qualitativement. Pour autant, dans des matériaux assez semblables, on voit ou non ce phénomène ; il reste à comprendre pourquoi. Les mousses font partie d’une classe de matériaux constitués d’éléments grossièrement sphériques (les bulles) qui se réarrangent pour permettre l’écoulement du matériau (schéma).

Quatre bulles sont initialement disposées en losange horizontal (à gauche). Sous l’action d’une compression selon le grand axe (en haut) ou d’une traction selon le petit axe (en bas), elles se réarrangent en un losange vertical (à droite). Une multitude de tels réarrangements permettent à la mousse de se déformer.

Nous avons mis au point une simulation numérique basée sur la liste des contacts entre bulles voisines (autrement dit, sur la topologie de la mousse). Elle permet de voir la succession des réarrangements et la déformation globale résultante. Elle permet aussi de jouer sur le critère de réarrangement des bulles.

Pour en savoir plus...

La thèse consistera à explorer plusieurs questions.

Extension de la simulation : La simulation modélise actuellement des matériaux incompressibles (phase continue très minoritaire) constitués d’objets mous (mousses sèches, émulsions concentrées). Il faudra imaginer comment modéliser des matériaux dont les objets peuvent s’écarter les uns des autres (émulsions moyennement concentrées), notamment dans les matériaux constitués d’objets durs (pâtes granulaires) ?

Localisation : Quels sont les paramètres pertinents du critère de réarrangement pour obtenir de la localisation (bandes de cisaillement ou fracture) ou au contraire un cisaillement homogène ? Quel est l’effet de la durée des réarrangements et du taux de déformation sur la localisation ?

Matériaux réels : Collecter les circonstances des réarrangements dans un matériau réel en vue de déterminer le critère correspondant (collaboration notamment avec avec Sébastien Manneville sur divers systèmes, avec Bernard Pouligny et Patrick Snabre (CRPP) sur les pâtes granulaires, et avec Annie Colin (LOF) sur les émulsions).

Compréhension : comprendre, sur le cas particulier des mousses (description microscopique simple), le lien entre cette approche topologique et l’approche traditionnelle des milieux continus.

Pour en savoir plus sur la simulation

Post-scriptum :

Formation et compétences parmi : physique, mécanique, matière molle, théorie, simulation.

Financement espéré : MENRT