Observation expérimentale d'ondes acoustiques de rotation dans un cristal phononique granulaire non cohésif - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2010

Observation expérimentale d'ondes acoustiques de rotation dans un cristal phononique granulaire non cohésif

Résumé

Une structure ordonnée de billes sphériques monodisperses non cohésives forme un cristal phononique granulaire, avec les propriétés habituelles de propagation d'onde des cristaux (dispersion et propagation mutlimodale) mais aussi celles des milieux granulaires (fortes non-linéarités). Le comportement d'un cristal phononique granulaire à l'échelle macroscopique dépend des contacts entre billes à l'échelle microscopique. En première approximation, les contacts peuvent être assimilés à deux ressorts, un pour les interactions normales aux surfaces de contact et un pour les interactions transverses. Le cristal granulaire est ainsi considéré comme une structure de masses rigides reliées par des ressorts. L'existence de la rigidité transverse et les dimensions non négligeables des masses nécessitent de prendre en compte les degrés de libertés de rotation de billes et induit l'existence d'ondes acoustiques de rotation. Malgré l'existence de travaux incluant les degrés de liberté de rotation, dans les milieux granulaires et dans les solides avec microstructures notamment (continuum de Cosserat), ces ondes n'ont pas encore, à notre connaissance, été observées expérimentalement. Dans ce travail, les relations de dispersion des différents modes calculées théoriquement dans un cristal hexagonal compact sont comparés aux résultats expérimentaux. La propagation des ondes dans le cristal granulaire est dispersive et multimodale. De plus, le comportement dynamique d'un assemblage granulaire est complexe à cause du désordre dans la distribution des forces de contacts à l'échelle microscopique. Le choix s'est ainsi porté sur une analyse temps-fréquence des signaux expérimentaux. Il est observé que les temps de groupe théoriques et expérimentaux des différents modes sont en bon accord, incluant les modes de rotation. Les résultats présentés pour plusieurs épaisseurs de cristal et plusieurs pressions statiques appliquées tendent donc à montrer que les modes de rotation ont été détectés.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-00549211 , version 1 (21-12-2010)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00549211 , version 1

Citer

Aurélien Merkel, Vincent Tournat, Laurent Simon, Vitali Goussev. Observation expérimentale d'ondes acoustiques de rotation dans un cristal phononique granulaire non cohésif. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00549211⟩
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