Quasistatic rheology and the origins of strain

Jean-Noël Roux; Gaël Combe

doi:10.1016/S1631-0705(02)01306-3

Physique de la matière en grains/Physics of granular media

Quasistatic rheology and the origins of strain
[Rhéologie quasi-statique et origines de la déformation]

Jean-Noël Roux ¹ ; Gaël Combe ¹

¹ Laboratoire des matériaux et des structures du génie civil (unité mixte LCPC–ENPC–CNRS, UMR113), 2, allée Kepler, cité Descartes, 77420 Champs-sur-Marne, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 2, pp. 131-140.

Résumé
Abstract

On confronte l'approche microscopique par simulation numérique discrète des matériaux granulaires de type solide à leurs propriétés rhéologiques macroscopiques. On cite des systèmes modèles dont les réponses, en déformation, à un incrément de contrainte diffèrent qualitativement, bien que la répartition des efforts l'équilibre soit très similaire. Des résultats sur la sensibilité aux perturbations des réseaux de contact élastoplastiques permettent de distinguer deux régimes rhéologiques, selon que leurs intervalles de stabilité, en termes de contraintes, se réduisent ou non à zéro dans la limite thermodynamique ( « fragilité' » macroscopique). On en évoque de possibles conséquences.

Features of rheological laws applied to solid-like granular materials are recalled and confronted to microscopic approaches via discrete numerical simulations. We give examples of model systems with very similar equilibrium stress transport properties—the much-studied force chains and force distribution—but qualitatively different strain responses to stress increments. Results on the stability of elastoplastic contact networks lead to the definition of two different rheological regimes, according to whether a macroscopic fragility property (propensity to rearrange under arbitrary small stress increments in the thermodynamic limit) applies. Possible consequences are discussed.

Reçu le : 2001-07-18
Accepté le : 2001-12-11
Publié le : 2002-01-01

DOI : 10.1016/S1631-0705(02)01306-3

Keywords: strain, constitutive law, numerical simulations
Mots-clés : déformation, loi de comportement, simulations numériques

Affiliations des auteurs :

Jean-Noël Roux ¹ ; Gaël Combe ¹

¹ Laboratoire des matériaux et des structures du génie civil (unité mixte LCPC–ENPC–CNRS, UMR113), 2, allée Kepler, cité Descartes, 77420 Champs-sur-Marne, France

@article{CRPHYS_2002__3_2_131_0,
     author = {Jean-No\"el Roux and Ga\"el Combe},
     title = {Quasistatic rheology and the origins of strain},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {131--140},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {3},
     number = {2},
     year = {2002},
     doi = {10.1016/S1631-0705(02)01306-3},
     language = {en},
}

TY  - JOUR
AU  - Jean-Noël Roux
AU  - Gaël Combe
TI  - Quasistatic rheology and the origins of strain
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2002
SP  - 131
EP  - 140
VL  - 3
IS  - 2
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/S1631-0705(02)01306-3
LA  - en
ID  - CRPHYS_2002__3_2_131_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Jean-Noël Roux
%A Gaël Combe
%T Quasistatic rheology and the origins of strain
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2002
%P 131-140
%V 3
%N 2
%I Elsevier
%R 10.1016/S1631-0705(02)01306-3
%G en
%F CRPHYS_2002__3_2_131_0

Jean-Noël Roux; Gaël Combe. Quasistatic rheology and the origins of strain. Comptes Rendus. Physique, Volume 3 (2002) no. 2, pp. 131-140. doi : 10.1016/S1631-0705(02)01306-3. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(02)01306-3/

Bibliographie
Cité par

[1] Constitutive Relations for Soils (G. Gudehus; F. Darve; I. Vardoulakis, eds.), Balkema, Rotterdam, 1984

[2] Manuel de rhéologie des géomatériaux (F. Darve, ed.), Presses des Ponts et Chaussées, Paris, 1987

[3] D.M. Wood Soil Behaviour and Critical State Soil Mechanics, Cambridge University Press, 1990

[4] Powders and Grains 2001 (Y. Kishino, ed.), Balkema, Lisse, 2001

[5] Physics of Dry Granular Media (H.J. Herrmann; J.P. Hovi; S. Luding, eds.), Balkema, Dordrecht, 1998

[6] B. Cambou; M. Jean Micromécanique des matériaux granulaires, Hermès, Paris, 2001

[7] E. Ragneau, PhD thesis, Institut National des Sciences Appliquées, Rennes, 1993

[8] S. Boufellouh, PhD thesis, École Centrale, Châtenay-Malabry, 2000

[9] M.E. Cates; J.P. Wittmer; J.-P. Bouchaud; P. Claudin Phil. Trans. Roy. Soc. London, 356 (1998), pp. 2535-2560

[10] J. Biarez; P.-Y. Hicher Elementary Mechanics of Soil Behaviour, Balkema, Rotterdam, 1994

[11] H. Di Benedetto; H. Geoffroy; C. Sauzéat; B. Cazacliu Pre-failure Deformation Characteristics of Geomaterials (M. Jamiolkowski; R. Lancellotta; D. Lo Presti, eds.), Balkema, Rotterdam, 1999, pp. 89-96

[12] P.-Y. Hicher ASCE J. Geotechn. Eng., 122 (1996), pp. 641-648

[13] J. Lanier, in: Ref. [2], pp. 15–31

[14] J. Desrues; R. Chambon; M. Mokni; F. Mazerolle Géotechnique, 46 (1996), pp. 529-546

[15] J. Salençon Applications of the Theory of Plasticity in Soil Mechanics, Wiley, Chichester, 1977

[16] P.A. Vermeer, in: Ref. [5], pp. 163–196

[17] R. Nova, in: Ref. [1], pp. 289–309

[18] W. Wu; E. Bauer; D. Kolymbas Mech. Mater., 23 (1996), pp. 45-69

[19] C. Thornton; K.K. Yin Powder Technol., 65 (1991), pp. 153-166

[20] G. Combe, PhD thesis, École Nationale des Ponts et Chaussées, Champs-sur-Marne, France, 2001

[21] J. Lanier; M. Jean Powder Technol., 109 (2000), pp. 206-221

[22] C. Thornton Géotechnique, 50 (2000), pp. 43-53

[23] J.-N. Roux Phys. Rev. E, 61 (2000), pp. 6802-6836

[24] G. Combe; J.-N. Roux Phys. Rev. Lett., 85 (2000), pp. 3628-3631

[25] M.E. Cates; J.P. Wittmer; J.-P. Bouchaud; P. Claudin Phys. Rev. Lett., 81 (1998), pp. 1841-1844

[26] J.-P. Bouchaud; A. Georges Phys. Rep., 195 (1990), p. 127

[27] J.-N. Roux Proceedings of the Saint-Venant Symposium on Multiple Scale Analysis and Coupled Physical Systems, Presses de l'École Nationale des Ponts et Chaussées, Paris, 1997, pp. 577-584

[28] G. Combe, J.-N. Roux, in: Ref. [4], pp. 293–296

[29] N. Bourada-Benyamina, PhD thesis, École Nationale des Ponts et Chaussées, Champs-sur-Marne, France, 1999

[30] Y. Kishino, H. Akaizawa, K. Kaneko, in: Ref. [4], pp. 199–202

[31] Disorder and Fracture (J.-C. Charmet; S. Roux; E. Guyon, eds.), Plenum, New York, 1990

[32] J.R. Williams; N. Rege Powder Technol., 90 (1997), pp. 187-194

[33] M.R. Kuhn Mech. Mater., 31 (1999), pp. 407-429

[34] J. Török; S. Krishnamurthy; J. Kertész; S. Roux Phys. Rev. Lett., 84 (2000), pp. 3851-3854

[35] P.W. Rowe Proc. Roy. Soc. London A, 269 (1962), pp. 500-526

[36] F. Calvetti; G. Combe; J. Lanier Mech. Coh.-Frict. Mater., 2 (1997), pp. 121-163

[37] F. Radjai, S. Roux, in: Ref. [4], pp. 21–24

[38] H. Troadec, F. Radjai, S. Roux, J.-C. Charmet, in: Ref. [4], pp. 25–28

[39] S. Roux, F. Radjai, in: Ref. [5], pp. 229–235

[40] H. Di Benedetto; F. Tatsuoka Soils Found., 37 (1997), pp. 127-138

[41] C. Di Prisco; S. Imposimato Mech. Coh.-Frict. Mater., 2 (1997), pp. 93-120

[42] E. Charlaix C. R. Physique, 3 (2002)

Cité par Sources :

Commentaires - Politique