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HDR de Vincent Tournat

Soutenance pour obtenir l’Habilitation à Diriger des Recherches présentée par Vincent TOURNAT
"Acoustique non linéaire des milieux granulaires et autres solides complexes"

Mardi 24 Novembre à 14h
Amphi 1, Faculté des Sciences et Techniques

devant le jury composé de :

- M. Fink, Professeur (Institut Langevin, ESPCI), Université Paris VII, examinateur
- P.A. Johnson, Directeur de Recherches (Geophysics group), Los Alamos Nat. Lab., USA, rapporteur
- F. Coulouvrat, Directeur de Recherches au CNRS (Institut Jean Le Rond D’Alembert)), Université Paris VI, rapporteur
- W. Lauriks, Professeur (Laboratory of Acoustics and Thermal Physics), KU Leuven, Belgique, rapporteur
- R. Delannay, Professeur (Institut de Physique de Rennes), Université Rennes I, examinateur
- B. Castagnède, Professeur (LAUM), Université du Maine, examinateur
- V. Gusev, Professeur (LPEC), Université du Maine, examinateur
- M. Bruneau, Professeur (LAUM), Université du Maine, examinateur

Résumé :

Les travaux de recherche, présentés en deux parties, relèvent de l’acoustique linéaire et non linéaire de milieux complexes.

La première partie synthétise les résultats obtenus sur l’acoustique linéaire et non linéaire des matériaux granulaires non cohésifs. Ces milieux, qui selon la communauté scientifique considérée appartiennent à la classe des "milieux divisés", de la "matière molle", des "solides mésoscopiques" ou encore "micro-inhomogènes", exhibent des comportements variés, complexes, et souvent mal compris. Du point de vue de l’acoustique, leurs propriétés sont d’une grande complexité en raison notamment du caractère fortement non linéaire des contacts entre grains, mais aussi des phénomènes conjoints de dispersion, diffusion, dissipation, fragilité, mémoire, rotation des grains... Des expériences et des modèles ont été réalisés dans différentes configurations de milieux granulaires (cristaux phononiques granulaires, arrangements désordonnés sous contrainte statique, couches soumises à la gravité, etc) et ont permis de contribuer à une meilleure compréhension de base des processus acoustiques complexes qui s’y déroulent. Plusieurs méthodes et effets acoustiques non linéaires ont été mis au point expérimentalement et modélisés. Ils ont montré une forte sensibilité aux contacts les plus faibles du milieu, ce qui autorise un sondage de très faibles perturbations de l’élasticité des assemblages granulaires. Cette forte sensibilité a été exploitée pour la caractérisation de processus granulaires, par ailleurs largement étudiés, comme la compaction, la ségrégation, les avalanches, et la transition de "jamming". L’obtention de nouvelles informations sur l’élasticité linéaire et non linéaire d’assemblages granulaires en évolution a permis, avec les interprétations associées, de contribuer à une meilleure compréhension de ces processus granulaires.

La seconde partie regroupe les résultats obtenus pour divers milieux complexes (solides fissurés, matériaux poreux, solides hystérétiques, etc) et selon différentes approches. En particulier, des méthodes de génération et de détection d’ultrasons par des lasers ont été mises en oeuvre pour la caractérisation de matériaux solides et offrent plusieurs atouts. Elles permettent de s’affranchir du contact avec le milieu à étudier, ont une résolution spatiale latérale de l’ordre de quelques micromètres, et permettent de générer des ondes acoustiques allant des infrasons aux hypersons (fréquences supérieures au GHz). Au niveau de fissures débouchantes, la génération laser non linéaire de vibrations a été mise en évidence et modélisée, permettant d’opérer l’imagerie et l’évaluation non destructive de matériaux fissurés. Enfin, différents travaux en acoustique non linéaire ayant entre autres pour application le contrôle non destructif de matériaux sont présentés.