Cohesive granular materials : failure, flow, and behavior laws

Les matériaux granulaires cohésifs sont au cœur de l'activité humaine (industrie, construction, géosciences) et pourtant, l'appréhension de leur comportement demeure essentiellement cloisonnée à quelques tests phénoménologiques industriels. Ce sujet propose en deux volets bien identifiés, de capturer deux grands aspects du comportement des matériaux cohésifs: la rupture et les relations entre frottement interne et cohésion, et leur écoulement et la formation de motifs et d'agglomérats de taille caractérisée. Deux outils numériques et théoriques sont mis en œuvre à cette fin. D'une part, une approche discrète nous permet de contrôler les aspects locaux de la cohésion tout en donnant accès aux quantités moyennées à diverses échelles (par "corse-graining"). Cet outil nous permet ainsi de proposer des modèles rhéologiques originaux. D'autre part, un solveur continu de Navier-Stokes nous permet de valider et questionner ces modèles nouveaux et ceux existants. Le sujet traverse ainsi deux frontières incompressibles caractéristiques des matériaux granulaires: du comportement solide au comportement fluide, de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique. Une troisième frontière s'en trouvera mieux dessinée: du matériau non consolidé au matériau cohésif.