Instabilité de pelage d'un ruban adhésif : effet de l'inertie sur la dynamique multi-échelle du front de détachement

Instability during adhesive tape peeling : impact of the inertia on the multi-scale dynamics of the detachment front

• Auteur / Autrice : Vincent De Zotti
• Direction : Stéphane Santucci, Loïc Vanel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 29/06/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (Lyon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (Lyon ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière - Laboratoire de physique (Lyon ; 1988-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Barentin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Santucci, Loïc Vanel, Catherine Barentin, Anke Lindner, Frédéric Restagno, José Bico
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anke Lindner, Frédéric Restagno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rupture, Mécanique de la

Ruban adhésif

Mots clés libres

Pelage

Ruban adhésif

Fracture

Stick-slip

Peeling

Adhesive tape

Fracture

Stick-slip

Résumé

Cette thèse concerne l'étude de la dynamique instable du front de détachement d'un ruban adhésif lors de son pelage à vitesse constante depuis un substrat plan. Nous avons en particulier mis en évidence le rôle essentiel de l'inertie du ruban sur cette instabilité.Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude expérimentale des différentes dynamiques macroscopiques du front, observé par imagerie rapide, en fonction de la vitesse et de l'angle de pelage. Un régime constitué d'oscillations sinusoïdales en vitesse a alors été mis en évidence à la transition entre le pelage régulier et l'instabilité de stick-slip. Un modèle théorique, prenant en compte l'inertie du ruban, et sa résolution numérique ont permis de retrouver les différentes dynamiques observées, ainsi que les caractéristiques de ces oscillations.D'autre part, l'instabilité de stick-slip microscopique, récemment découverte, a également été étudiée. Nous avons caractérisé l'amplitude des avancées saccadées en fonction de la vitesse et de l'angle de pelage, mais également des propriétés physiques du ruban (masse et module de flexion). Son évolution avec ces différents paramètres est en accord avec une modélisation dynamique du front de détachement, couplant énergie de courbure et énergie cinétique du ruban.

This thesis presents the study of the unstable dynamics of the detachment front of an adhesive tape peeled at constant velocity from a flat surface. We could specifically highlight the essential role of the ribbon inertia on this instability.On one hand, we have performed an experimental study of the different front dynamics at macroscopic scales, observed by fast imaging, as a function of the peeling velocity and peeling angle. We could find a novel dynamical regime with sinusoidal oscillations of the detachment front velocity at the transition between regular peeling and stick-slip motion. A theoretical model taking into account the ribbon inertia, and its numerical resolution allow to explain the different dynamics observed, and furthermore, the characteristics of those velocity oscillations.On the other hand, the recently discovered microscopic stick-slip instability has also been studied. We have characterized the amplitude of the corresponding slips as a function of the peeling velocity and peeling angle, but also, as a function of the ribbon properties (mass and bending modulus). We show that a dynamical model coupling bending and kinetic energy of the ribbon can explain its evolution with these different parameters.