Etats de compacité maximale pour les mélanges binaires de grains sphériques : Etude par simulation numérique

ROUX, JN ; CHEVOIR, F ; TOUSSAINT, F

Résumé :

Les assemblages désordonnés de compacité maximale sont étudiés par simulation numérique de type éléments discrets pour des particules sphériques monodispersées ou bidispersées, le rapport des diamètres étant fixé à trois. La valeur maximale de la compacité correspond à l'équilibre sous chargement isotrope de particules rigides sans frottement. Une étude statistique des effets de taille permet d'évaluer, dans la limite des grands systèmes, les compacités maximales des assemblages monodispersés, pour lesquels on retrouve la valeur classique 0,639, et bidispersés, pour deux valeurs distinctes de la fraction volumique de grosses particules. On observe que le prolongement de l'étape initiale de l'assemblage, dans laquelle les grains sont agités et interagissent par collisions, provoque une augmentation de la compacité finale qui s'accompagne de la nucléation d'un ordre cristallin pour un système monodispersé et d'une ségrégation progressive pour un mélange binaire. Quoique lent et peu sensible dans nombre de situations pratiques, cet effet conduit à définir la compacité maximale des états désordonnés comme celle que l'on obtient dans la limite des assemblages rapides. Quelques prolongements possibles de cette étude préliminaire sont enfin suggérés.

Mots clés :

Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées n°268-269, 2007, pp 141-152