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Les modélisations physiques
Les modélisations numériques


CNRS-Géomanips

Modélisation dite physique employant des matériaux réels alors que les modélisations numériques se font sur ordinateur.




Les modélisations physiques
Les modélisations numériques


La modélisation des processus utilise aussi bien des méthodes physiques que numériques.

Elles utilisent des modèles réduits construits à l’aide de matériaux judicieusement choisis. Les modèles physiques peuvent se classer en trois groupes : les modèles à l’échelle, les modèles analogiques et les modèles hors échelles. Cette classification proposée par Chorley (1967) a été initialement développée pour l'étude de phénomènes géomorphologiques, mais elle est applicable à d'autres processus géologiques.

Les modèles à l’échelle sont les modèles réduits construits de telle sorte que les rapports relatifs entre les quantités physiquement importantes, comme les effets de la pesanteur et de la cohésion des matériaux, soient les mêmes que dans la situation géologique réelle. Ces grandeurs ou rapports relatifs sont généralement exprimés par des nombres sans dimension.
Les modèles analogiques reproduisent les caractéristiques majeures des phénomènes naturels, mais à un niveau détaillé les mécanismes peuvent ne pas être identiques. Cependant avec un choix judicieux des matériaux, des vitesses de contrainte, etc., les mêmes systèmes peuvent s’approcher des modèles à l’échelle.

Les modèles hors échelles sont simplement des modèles de démonstration. Ils sont employés pour illustrer des situations spécifiques sans prendre en considération les propriétés ou les relations d’échelles. Un exemple d'un tel modèle est l'utilisation d'un paquet de cartes glissant sur une table afin d'illustrer des processus de cisaillement dans des cours d'initiation à la géologie.



 



 



Les modélisations physiques
Les modélisations numériques


 

Elles regroupent toutes les simulations sur ordinateur. La simulation de processus géodynamiques sur ordinateur utilise des modèles numériques par différences finies et éléments finis. Ces modèles prennent directement en compte des propriétés absentes des modélisations physiques comme les propriétés thermiques, certaines rhéologies, la présence de fluides, des transformations minéralogiques… Ils sont basés sur des résolutions directes des équations physiques de conservation de la matière, de l'énergie et des moments pour un système donné et permettent de calculer l’évolution, dans le temps et en chaque point du modèle, de divers paramètres comme la température, les contraintes, les déplacements.

Numériques ou physiques, ces modèles ont chacun leurs limites.




 





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