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Milieux Poreux et Fracturés

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Membres permanents :

H. Auradou, P.-P. Cortet, C. Douarche, G. Gauthier, F. Giorgiutti, L. Hattali, J.-P. Hulin, L. Pauchard, N. Rakotomalala, D. Salin, L. Talon

Membres non-permanents :

J. Bouvard (Thèse), A. Duigou-Majumdar (Doc), P. Jia (PostDoc), R. Kostenko (Thése), A. Lesaine (Thèse), c. Liu (PostDoc)

Membres précédents :

S. Atis (Thèse, 2013), F. Boulogne (Thèse, 2013), T. Cambonie (PostDoc, 2014), T. Chevalier (PostDoc, 2015), A. Creppy (PostDoc, 2018), A. Dubey (PostDoc, 2014), K. Harouche (Thése, 2018), V. Lazarus (MCF UPMC, 2018), M. Leang (Thèse, 2018), H. Lopez (Thèse, 2015), S. Paillat (PostDoc, 2016), J. Paiola (Thèse, 2016), L. Roht (Thèse, 2018), B. Saintyves (PostDoc, 2013), M. Vasoya (Thèse, 2014), R. Villey (PostDoc, 2016), A. Yiotis (PostDoc, 2013)


Mechanical and structural properties of dried colloidal layers

A. Lesaine, V. Lazarus, G. Gauthier
Collaborations : D. Bonamy, C. L. Rountree (SPEC, CEA)

Drying a colloidal suspension results in the formation of a porous solid layer. The ability to control fracture and self-organization in these materials is relevant to many applications such as the sol-gel process, the design of solar cells, and the drying of paints and lacquers. Using sound velocity measurements, atomic force microscopy and Vickers indentation, we characterize the structural and mechanical properties of dry colloidal silica layers and relate them to parameters such as particle size, porosity and drying rate.

K. Piroird, V. Lazarus, G. Gauthier, A. Lesaine, D. Bonamy and C. L. Rountree, EPL 113 , 38002 (2016).

Crack Front Segmentation and Facet Coarsening in Mixed-ModeI+III Fracture

V. Lazarus
Collaborations : A. Karma (Northeastern University, Boston), J.B. Leblond (UPMC, Paris)

When a fracture is loaded by some plane shear or tearing (mode III in fracture mechanics theory), the initial fracture splits into facets that further coalesce to form a complex fully three-dimensional fracture facies. This situation is common at different scales, in engineering (e.g. tearing of aircraft fuselage), in buildings (e.g. tear due to land subsidence), but also in nature (e.g. earthquakes). Some recent phase-field simulations and experiments have evidenced that the bifurcation from propagating a planar to segmented crack front is strongly subcritical and that facet coarsening is a self-similar process driven by a spatial period-doubling instability of facet arrays.

Chen, C.-H.; Cambonie, T.; Lazarus, V.; Nicoli, M.; Pons, A. J.; Karma, A. Physical Review Letters 115(26) , 265503 (2015). [doi]

Chemical wave fronts in disordered flow

S. Atis, T. Chevalier, D. Salin, L. Talon
Collaborations: A. Rosso (LPTMS, U. Paris-Sud), T. Chevalier (IFPEN)

Interface motion are relevant to a wide variety of dynamical processes including population dynamics in biology, chemical reaction, solidification, flame propagation in combustion and marine ecology systems. We investigate the coupling between reaction fronts and disordered flow through a model porous medium. The front is generated by a reaction between two chemical species which produces Fisher waves. These reaction fronts propagate as solitary waves with a constant velocity and a stationary concentration profile. We study the dynamics and morphology of these fronts resulting from the interaction between the flow and the sustained reaction.

Ecoulement de fluides à seuil en milieux poreux

c. Liu, L. Talon
Collaborations: A. Rosso (LPTMS, U. Paris-Sud), T. Chevalier (IFPEN)

Les écoulements de fluides complexes interviennent dans de nombreux processus industriels. Nous nous intéressons ici au cas particulier des fluides à seuil, pour lesquels un seuil de contrainte minimal est nécessaire afin que le fluide puisse s'écouler. En dessous de ce seuil, le fluide est alors considéré comme figé. En milieux poreux, les hétérogénéités structurelles conduisent à des lois d'écoulements très particulières que nous cherchons à caractériser.

Balancement et mélange

J.-P. Hulin, H. Auradou
Avec L. Giordano, M. Cachile et V. D'Angelo, dans le cadre de la collaboration internationale LIA-PMF

Une tige cylindrique (au centre en bas) flotte dans un écoulement vers le haut entre deux plaques de verre rectangulaires parallèles au plan de la figure. Ici, la tige est animée d'un mouvement de balancement correspondant à une oscillation périodique de son angle avec l'horizontale: ce mouvement est visualisé par injection de deux filets de colorants qui atteignent le cylindre près de ses extrémités (les fausses couleurs correspondent à la concentration de colorant). La trajectoire du colorant démontre la possibilité d'un mélange associé à cette instabilité.

M.V. D'Angelo, J.-P. Hulin and H. Auradou, Phys. Fluids 25, 014102 (2013).

Fingering and effective toughness of highly heterogeneous brittle interfaces

V. Lazarus, M. Vasoya
Collaborations : L. Ponson (UPMC, Paris)

Discover a way to obtain numerically nice flower-shape crack fronts at low energy costs by patterning a brittle interface.

M. Vasoya, V. Lazarus and L. Ponson Journal of the Mechanics and Physics of Solids 95, 755--773 (2016). [doi]

Mélange et dispersion de traceurs dans des écoulements oscillants

H. Auradou, J.-P. Hulin, L. Roht, D. Salin
coopération avec le Grupo de Medios Porosos (GMP-FIUBA, Buenos-Aires) dans le cadre du LIA PMF (France-Argentine)

Pour réduire la taille et la complication des mélangeurs fluidiques, une possibilité consiste à imposer un écoulement oscillant. Une première étude utilise comme mélangeur une cellule à parois planes et parallèles: lorsque la période des oscillations diminue, on passe d'une dispersion de Taylor classique à une dispersion partiellement réversible où le profil du front de déplacement dans l'épaisseur de la cellule suit la vitesse locale du fluide: l'optimum de mélange se situe à la transition entre les deux régimes. Pour augmenter cette efficacité, on place aléatoirement dans les cellules des obstacles introduisant un désordre de l'écoulement visible dans la carte de concentrations expérimentale de la figure. On introduit alors une composante additionnelle irréversible de dispersion "géométrique" qui facilite le mélange.

Y. Roht, H. Auradou, J-P. Hulin, D. Salin, R. Chertcoff, and I. Ippolito, Physics of Fluids,27, 103602 (2015). doi: 10.1063/1.4932302

Imprégnation d'une peinture d'art modèle

M. Leang, L. Pauchard, F. Giorgiutti
Collaboration : L.-T. Lee (LLB)

Quels sont les impacts des techniques de conservation basées sur le dépôt d'un solvant sur une couche picturale?

Craquelures dans les peintures d'art


F. Giorgiutti, L. Pauchard

Collaboration : M. Menu (C2RMF - musée du Louvre)

Les craquelures, par leurs morphologies très variées, révèlent certaines caractéristiques de la matière picturale. L'étude de leurs formes est également primordiale dans le domaine de la conservation des oeuvres. L'organisation d'un réseau de craquelures est considérée à l'aide de systèmes modèles dans une géométrie multicouche.

F. Giorgiutti-Dauphiné, L. Pauchard, Journal of Applied Physics 120, 065107 (2016).


Dynamique du pelage des adhésifs

P. Jia, A. Duigou--Majumdar, R. Villey, P.-P. Cortet

Collaboration : C. Poulard, L. Léger; F. Restagno (LPS), M. Ciccotti; C. Creton (ESPCI), L. Vanel (UCBL1), S. Santucci (ENS de Lyon)

Nous étudions expérimentalement la dynamique du pelage des adhésifs: les liens entre l'adhésion et la rhéologie de la colle aux petites et grandes déformations ainsi que l'instabilité dynamique de "stick-slip" se développant dans certaines gammes de vitesse de pelage. Nous utilisons des substrats micro-texturés comme outils dans la compréhension des mécanismes de dissipation d'énergie ainsi que comme possibles solutions pour contrôler la force d'adhésion.

En savoir plus

R. Villey, P.-P. Cortet, C. Creton, M. Ciccotti, Int. J. Frac. 204, 175 (2017).

Mouvement de bactéries dans un milieu poreux

H. Auradou, A. Creppy, J.-P. Hulin
Collaborations : Carine Douarche (LPS), E. Clément et LIA PMF

Nous étudions le transport de bactéries E-coli dans une cellule microfluidique (hauteur 100 mu / largeur 500 mu) contenant des obstacles (cercles blancs). Les lignes colorées montrent les trajectoires des bactéries transportées par un fluide s'écoulant à 70 microns/seconde. L'encart illustre le couplage fluide-bactérie qui nous intéresse:on y voit une bactérie en jaune longer des grains et remonter l'écoulement (ici de gauche à droite)

Stabilité d'une couche soumise à des contraintes mécaniques

L. Pauchard

Collaboration : D. N. Mcilroy (University of Idaho)

Comment évolue un réseau de craquelures sous l'effet d'une contrainte cyclique? Cas d'une couche quasi-élastique composée de nanoressorts.


Viscous fingering and flow of active fluid

H. Auradou
Collaborations : R. Juanes, J. Chui (MIT, USA)

La situation où un fluide est déplacé par un second est une situation de base trouvée dans de nombreuses applications. Notre étude se concentre sur les changements de flux possibles qui se produisent lorsque l'un des fluides est actif. Ceci est réalisé ici en utilisant des suspensions de diverses souches de bactéries mobiles injectées dans la cellule de Hele Shaw.