Accueil du site > Vie de la recherche > Actualités scientifiques > Actualités 2017




Recherchez sur ce site


Ca chauffe dans les fractures !

3 mars 2017

En analysant expérimentalement et théoriquement l’avancée d’une déchirure dans une feuille de papier, des physiciens viennent pour la première fois d’effectuer un bilan d’énergie complet des phénomènes mis en jeu. Ils ont notamment déterminé la proportion de l’énergie mécanique de fracture transformée en chaleur, de l’ordre d’une douzaine de pour cent.

GIF - 2.3 ko
Télécharger le PDF

Lorsqu’un solide rompt, une partie de l’énergie libérée est convertie en chaleur à l’endroit de la fissure. Cela conduit à un échauffement qui est parfois assez important pour diminuer la résistance du matériau et faciliter sa rupture. En étudiant la déchirure lente d’une feuille de papier, des physiciens de l’Institut de Physique du Globe de Strasbourg (IPGS, CNRS/Univ. Strasbourg), du Laboratoire de Physique de l’ENS Lyon (CNRS/ENS Lyon/Univ. Lyon 1) et de l’Université d’Oslo, ont réalisé pour la première fois un bilan énergétique précis de la propagation de fracture, à partir de l’estimation claire des différentes sources de dissipation d’énergie et de la conversion de l’énergie mécanique en chaleur. En combinant calculs analytiques, simulations numériques et expériences de laboratoire, les chercheurs ont relié le champ de température relevé à la pointe d’une fissure à la fraction d’énergie mécanique transformée en chaleur lors de la propagation de cette fissure. Grâce à une caméra infrarouge, ils ont mesuré cette fraction, d’environ 12 % pour les fissures lentes, mais pouvant atteindre 40 % lors d’avalanches. Ces travaux démontrent également que l’accumulation de chaleur auto-générée lors de la déformation et de la rupture des échantillons de papier pourrait déclencher la combustion de microfibres en pointe de fissure. Cela expliquerait ainsi la transition vers un régime de rupture dynamique, avec des vitesses de fracture importantes observées expérimentalement. Ce travail est publié dans la revue Soft Matter.


PNG - 221 ko
Champ de température lors de la propagation d’une fissure dans une feuille de papier.


En savoir plus

Hows cracks are hot and cool : a burning issue for paper
Renaud Toussaint, Olivier Lengliné, Stéphane Santucci, Tom Vincent-Dospital, Muriel Naert-Guillot et Knut Jørgen Måløy
Soft Matter (2016), doi:10.1039/C6SM00615A

Contacts chercheurs

Stéphane Santucci, Laboratoire de Physique de l’ENS Lyon (CNRS/ENS Lyon/Univ. Lyon 1)
Renaud Toussaint, IPGS (CNRS/Univ. Strasbourg)
Knut Jørgen Måløy, Université d’Oslo

Informations complémentaires

Laboratoire de Physique de l’ENS Lyon (CNRS/ENS Lyon/Univ. Lyon 1)
Institut de Physique du Globe de Strasbourg (IPGS, CNRS/Univ. Strasbourg)
Département de physique de l’Université d’Oslo

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Marie Signoret,
Marine Charlet-Lambert
inp.com cnrs.fr