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Séminaire de Mécanique d'Orsay

Le Jeudi 27 septembre à 14h00 - Salle de conférences du FAST

De la rhéologie transitoire à la rhéologie stationnaire d'un fluide à seuil simple

Thibaut Divoux
Laboratoire de Physique, École Normale Supérieure de Lyon

Les fluides à seuil sont des matériaux largement répandus au laboratoire et dans la vie quotidienne (dentifrice, gels coiffants, béton, boue, etc). Pour une contrainte appliquée inférieure au seuil, ces derniers se comportent comme des solides élastiques alors qu'ils s'écoulent comme des liquides pour des contraintes appliquées au dessus du seuil. L'objectif de ce séminaire est de décrire le processus de mise en écoulement résolu en temps et en espace d'un fluide à seuil type. Pour ce faire, nous discuterons l'étude expérimentale de la mise en écoulement d'un gel de carbopol réalisée à l'aide d'un rhéomètre couplé à une technique de vélocimétrie ultrasonore. Des expériences à taux de cisaillement imposé nous ont permis de montrer que l'étape transitoire du passage d'un gel au repos à celui d'un fluide cisaillé de façon homogène met en jeu une bande de cisaillement transitoire, dont la durée de vie décroit en loi de puissance du taux de cisaillement imposé. Ce scénario est extrêmement robuste et ne dépend ni de la taille de l'entrefer, ni des conditions aux limites, rugueuse ou lisse. Un tel scénario est aussi observé lors de la mise en écoulement à contrainte imposée du gel. Dans ce cas, après un fluage très similaire à celui observé par Andrade dans les solides, la bande de cisaillement transitoire disparaît aussi au profit d'un profil de vitesse homogène. Le temps de disparition de la bande varie de façon très robuste en loi de puissance de la contrainte visqueuse, différence entre la contrainte imposée et le seuil du fluide. Enfin, la comparaison de ces deux lois de puissance issues d'un même scénario de mise en écoulement donne une interprétation simple du modèle d'Herschel-Bulkley qui décrit bien le comportement rhéologique stationnaire de tels microgels. En particulier, l'exposant qui intervient dans cette loi phénoménologique apparait ici comme le rapport des deux exposants de mise en écoulement discutés plus haut, reliant ainsi pour la première fois le comportement transitoire du fluide à son comportement stationnaire de façon quantitative.