• Ingénierie: des lois permettent de prévoir le comportement de matériaux hétérogènes, comme les roches, les bétons ou les milieux granulaires, sollicités sous compression!____¤201405

    Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de montrer que la théorie communément admise pour expliquer que «les grandes structures rompent sous l’effet de contraintes mécaniques proportionnellement plus faibles que les plus petites», ne s’appliquait pas «aux matériaux hétérogènes comme les roches, la glace, les bétons ou les milieux granulaires, sollicités sous compression».

    En effet, «dans ces cas de figure, la rupture finale résulte d’un processus complexe faisant intervenir de nombreuses micro-fractures interagissant entre elles pour former une 'faille' qui sera à l’origine de la rupture».

    Cependant, en interprétant la rupture «comme un changement de phase entre un état intact et un état rompu», une analogie formelle a pu être établie avec la transition dite 'de dépiégeage', explorée intensivement «du point de vue théorique en physique statistique au cours de la dernière décennie».

    C'est de cette analogie que des lois «exprimant l’évolution de la résistance mécanique moyenne en fonction de la taille de la structure» et de «la variabilité statistique associée» ont été déduites: basées sur des principes théoriques, ces formules «permettent d’expliquer de façon quantitative et précise de très nombreux résultats expérimentaux antérieurs obtenus sur divers matériaux qui n’avaient jusqu’à présent trouvé aucune explication physique satisfaisante».

    Par exemple, ces lois font comprendre pourquoi «ces effets d’échelle disparaissent au-delà d’une certaine taille», comme dans le cas des roches naturelles, où «le désordre microstructural initial (joints de grain, porosités, microfissures préexistantes,..) n’a plus d’influence sur la résistance mécanique pour des dimensions de l’ordre du mètre et au-delà» de sorte que «les effets d’échelle deviennent indétectables».

    En conséquence, cette recherche devrait avoir des applications «dans la conception d’ouvrages, la géotechnique ou la géophysique».

     


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