SOUTENANCE DE THESE : MATHIAS TOLOMEO

Cette thèse a été encadrée par Vincent Richefeu, Gaël Combe et Cino Viggiani (3SR).

La soutenance se tiendra à 14h au LEGI.

Résumé

Dans les études expérimentales de la micromécanique des matériaux granulaires, la mesure des forces de contact entre particules est de nos jours toujours un challenge en comparaison avec les outils et techniques bien mieux établis pour la caractérisation cinématique à l'échelle des particules. Cette thèse de doctorat s'attaque à cet ambitieux problème. L'approche proposée implique deux aspects: (i) la caractérisation expérimentale du réseau de contact et de la cinématique l'échelle des particules, qui peut être réalisée avec des techniques d'imagerie standards ; (ii) une approche numérique capable d'exploiter ces mesures afin de déduire les forces de contact.
L'une des contraintes qu'on s'était imposée était de ne s'appuyer que sur la connaissance de la géométrie des particules ainsi que du réseau de contacts pour réaliser la déduction des forces de contact. Trois techniques numériques différentes ont été proposées à cet effet : une méthode basée sur l'élasticité des contacts (CEM), une méthode basée sur la dynamique de contact (CDM) et une méthode basée sur l'équilibre élasto plastique de l'assemblage granulaire (QSM). Chacune de ces  techniques repose sur une approche de la famille des méthodes des éléments discrets; il s'agit respectivement de la DEM de type Cundall, la dynamique des contacts non régulière et une approche de calcul statique élasto plastique.
La non-unicité de la solution est le principal problème avec les techniques choisies, et elles sont étroitement liées.
Les trois méthodes sont d'abord présentées et validées en les appliquant à l'estimation des forces dans les systèmes granulaires 2D générés au moyen de simulations DEM explicites. Nous prenons ces simulations comme des expériences "idéales" dans le sens ou elles fournissent des données similaires celles extraites des expériences mais dépourvues d'erreurs de mesure. Un avantage évident de cette stratégie est d'obtenir des ensembles de forces faisant office de référence. Sur cette base, les principaux aspects affectant la détermination des forces peuvent être étudiés. En particulier, le rôle crucial de l'histoire du chargement est mis en évidence et certaines solutions pour les prendre en compte dans la détermination des forces ont été prospectées. Une évaluation de l'influence de l'erreur de mesure a également été réalisée pour prédire l'applicabilité de chaque méthode. Une brève analyse de la variabilité des solutions est également fournie.
Finalement, des tentatives ont été faites pour déduire des forces issues d'expériences effectuées dans le dispositif 1g2e. La cinématique des particules et la connectivité ont été évaluées au moyen de la technique de corrélation d'image numérique. Les avantages et inconvénients des trois méthodes ont été éclaircis. Ils nous conduisent envisager une utilisation combinée des trois méthodes pour tirer parti de leurs atouts respectifs.