Propriétés statistiques des précurseurs de la fracture

Statistical properties of fracture precursors

• Auteur / Autrice : Alessio Guarino
• Direction : Sergio Ciliberto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure (sciences)

Résumé

Le principe de nos experiences est le suivant : des echantillons heterogenes, en bois agglomere ou en fibre de verre, de diametre 22 cm et d'epaisseur 4 mm, sont places entre deux chambres impermeables. Dans l'une des deux chambres on injecte de l'air comprime. L'echantillon est donc soumis a une difference de pression p. Des emissions acoustiques sont produites par l'echantillon lorsqu'il est soumis a une charge. Pour les mesurer, quatre microphones piezo-electriques sont places sur le cote de l'echantillon avec un angle de 90 entre eux. L'ordinateur enregistre le temps t qui s'est ecoule entre le debut de l'experience et le moment de la detection, la pression et la deformation du centre de la plaque au temps t et les signaux des quatre microphones dans l'intervalle entre le temps t et le temps (t + 30 ms). La charge est maintenue jusqu'a la cassure complete de la plaque. Analysant les signaux des microphones, on determine le point d'emission et l'energie des emissions acoustiques. A partir de ces donnees, on etudie les distributions spatiales et temporelles des precurseurs de la fracture. Nous avons pu montrer que l'histogramme de l'energie acoustique emise par l'echantillon et l'histogramme des temps ecoules entre deux evenements consecutifs suivent une loi de puissance, c'est-a-dire que le systeme n'a pas d'echelle caracteristique d'energie ni de temps. De plus, si dans le cas ou l'on impose la pression, on reporte l'energie emise en fonction du parametre reduit (pcp)/pc (pc etant la pression a laquelle l'echantillon se rompt), on voit que, pres du point de rupture, l'energie emise par unite de pression diverge selon une loi de puissance. L'etude de la fracturation de la plaque soumise a un chargement constant nous a par ailleurs permis de mettre en evidence des effets temporels et des effets de memoire tres importants. Nous avons verifie que la fracture est due a un processus d'activation. En generalisant cette theorie, nous avons trouve une equation capable d'evaluer le temps de vie de l'echantillon en fonction d'une pression quelconque. Enfin, nous avons developpe un modele numerique simple reproduisant le comportement d'un materiau heterogene soumis a contrainte. Celui-ci nous a permis de mieux comprendre certains aspects theoriques de la fracture.