Caractérisation des phénomènes de vieillissement de milieux granulaires non cohésifs par résonance acoustique non linéaire

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Les milieux granulaires non cohésifs sont présents dans de nombreux domaines, aussi bien fondamentaux qu'appliqués et intéressent diverses communautés scientifiques. Les arrangements granulaires sont instables et fragiles à faible pressions statiques, ce qui limite les moyens possibles d'investigation de leurs propriétés élastiques, très dépendantes de l'état de l'arrangement. Le contrôle de leurs divers états mécaniques et géométriques est possible dans une certaine mesure via le processus de compaction. Celui-ci consiste à solliciter mécaniquement un échantillon granulaire afin d'en augmenter sa masse volumique effective. Chaque sollicitation, appelée ''tap'', entraine un vieillissement du milieu. Ce vieillissement peut se présenter sous deux formes : la relaxation de l'élasticité après chaque tap et les effets de mémoire à l'échelle du processus de compaction. Grâce à un banc expérimental spécialement conçu, la première résonance acoustique est relevée pour un échantillon granulaire placé entre deux transducteurs ultrasonores. La relaxation se caractérise après chaque tap par une augmentation de la fréquence de résonance et de l'amplitude à la résonance au cours du temps. Après un temps suffisant où le milieu est stabilisé, l'amplitude d'excitation de la source acoustique est augmentée dans le but d'obtenir les coefficients d'élasticité et d'atténuation non linéaires à partir des courbes de résonances. L'effet de mémoire quant à lui, est observé au passage d'une amplitude de tap à une autre au cours du processus de compaction, comme classiquement observé. Il est visible sur la courbe de compacité moyenne en fonction du nombre de taps mais aussi sur l'ensemble des paramètres acoustiques mesurés. La température et l'humidité sont à la base des diverses interprétations possibles qui seront présentées de ces observations sur les paramètres acoustiques.