Micromécanismes actifs dans le sel gemme : quantifications expérimentales pour une modélisation pertinente

Michel Bornert (1) , Alexandre Dimanov (2) , Jean Raphanel (2) , Ababacar Gaye (1) , Mathieu Bourcier (2) , Eva Heripre , Picard D. , Wolfgang Ludwig (3)

1 navier umr 8205 - Laboratoire Navier
2 LMS - Laboratoire de mécanique des solides
3 CEFREM - Centre de Formation et de Recherche sur les Environnements Méditérranéens

La formulation pertinente d'une loi de comportement représentative du comportement des matériaux reste un enjeu majeur pour garantir la capacité predictive des calculs numériques de structures, notamment lorsque l'on considère des réponses à long terme, ou sous des modes de sollicitation difficilement accessibles à l'expérimentation en laboratoire. Dans ce contexte, les approches multiéchelles reposant sur la connaissance des mécanismes physiques élémentaires actifs à l'échelle d'un grain constitutif et l'utilisation de lois de changement d'échelle adéquates peuvent être une réponse. Le comportement de la halite a fait et fait encore l'objet de nombreuses études dans ce sens, notamment en vue d'applications de stockage en cavités souterraines. Les modèles proposés reposent pour la plupart sur la connaissance des mécanismes de glissement plastique intracristallins, étudiés par exemple sur des monocristaux sous diverses conditions thermodynamiques. Il s'avère toutefois qu'une prévision raisonnable des réponses macroscopiques reposant sur ces seuls mécanismes de glissement cristallin conduit à des contradiction sur la nature des systèmes activés et/ou les valeurs de leurs paramètres constitutifs. On montrera dans cet exposé comment une analyse expérimentale quantitative à l'échelle d'un ensemble de grains constitutifs, combinant expérimentation in situ sous MEB ou tomographe, à température ambiante et haute température, et traitement d'image par corrélation, permet de revisiter ces hypothèses de modélisation. On établit en particulier, d'une part, l'importance d'un mécanismes de déformation par glissement aux joints de grains, qui, certes secondaire en termes de contribution globale à la déformation, s'avère indispensable à l'écoulement ductile macroscopique. D'autre part, l'analyse permet aussi une quantification des contributions relatives de mécanismes de glissement plastique et de leurs conditions d'activation au sein du polycristal. Cette vision rénovée du comportement de cette roche est plus généralement susceptible d'expliquer certaines observations paradoxales et illustre le danger potentiel d'une extrapolation hâtive.

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Michel Bornert, Alexandre Dimanov, Jean Raphanel, Ababacar Gaye, Mathieu Bourcier, et al.. Micromécanismes actifs dans le sel gemme : quantifications expérimentales pour une modélisation pertinente. Comité Français de Mécanique des Roches, « Avancées récentes sur les approches multi-échelles en mécanique des roches », Mar 2015, Paris, France. ⟨hal-01310835⟩