Comportement vitreux des systèmes athermiques:<br />étude expérimentale d'un matériau granulaire bidimensionnel - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Comportement vitreux des systèmes athermiques:
étude expérimentale d'un matériau granulaire bidimensionnel

Guillaume Marty
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 842398

Résumé

This thesis deals with the glassy behaviour of athermal systems through the case of granular materials. The experimental setup consists in a bidimensional horizontal pile of 8,000 cylinders under quasistatic cyclic shear. A tracking of the grains from one cycle to the other is performed. A detailed study of the diffusion properties and a comparison with experiments on model thermal systems (such as colloids) and numerical simulations show that the analogy between granular matter close to the jamming transition and glassy systems has its origin at the particle scale. We then turn to the study of dynamical heterogeneities, responsible for the non exponential relaxation of these systems. In addition to the measurement of quantities such as the typical size and lifetime of the heterogeneities, we perform the first direct experimental measurement of 4-point spatio-temporal correlation functions. Their behaviour is compared with theoretical predictions. We also study in detail the structure of the pile in terms of topological defects. The structure and dynamics of these defects are both heterogeneous. We look for a possible correlation with dynamical heterogeneities. Finally, we suggest, sometimes on the basis of first experimental tests, future studies which could be performed on this setup.
Cette thèse aborde le comportement vitreux des systèmes athermiques à travers le cas des matériaux granulaires. Le dispositif expérimental consiste en un empilement horizontal bidimensionnel de 8000 cylindres métalliques, cisaillé cycliquement et de manière quasi-statique dans un cadre articulé, le mouvement des grains d'un cycle à l'autre étant enregistré. Par une étude détaillée des propriétés de diffusion des grains et une comparaison avec des études sur des systèmes thermiques modèles (colloïdes) et des simulations numériques, nous montrons d'abord que l'analogie entre matière granulaire au voisinage de la transition de jamming et systèmes vitreux trouve son origine à l'échelle de la particule. Nous nous intéressons ensuite au phénomène d'hétérogénéités dynamiques, responsable de la relaxation non exponentielle de ce type de système. Au-delà de la mesure de quantités importantes comme la taille ou le temps de vie typiques des hétérogénéités, que nous comparons à nouveau avec les systèmes vitreux thermiques, nous avons mesuré pour la première ois de manière directe sur des données expérimentales des fonctions de corrélation à 4 points. Le comportement e ces fonctions est confronté aux prédictions théoriques. Nous avons également étudié en détail la structure de l'empilement, du point de vue des défauts dans le nombre de voisins des particules. Ces défauts présentent ne structure et une dynamique hétérogènes. La recherche de corrélations possibles avec les hétérogénéités dynamiques a été menée. Enfin, nous proposons, parfois en nous appuyant sur des premiers essais expérimentaux, de futures pistes de recherche offertes par notre dispositif.
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Dates et versions

tel-00170703 , version 1 (10-09-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00170703 , version 1

Citer

Guillaume Marty. Comportement vitreux des systèmes athermiques:
étude expérimentale d'un matériau granulaire bidimensionnel. Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]. Université Paris Sud - Paris XI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00170703⟩
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