Etude du comportement et modélisation des milieux granulaires en écoulement

Abstract

Le stockage des matériaux granulaires dans les silos présente des risques technologiques, qui peuvent être problématiques pour les industriels (arche, ségrégation, colmatage, détérioration de la qualité du produit final …). Il est donc essentiel de prévoir de manière fiable le comportement de ces milieux pour un bon fonctionnement et une maîtrise optimale de la matière en grains dans les différents procédés industriels. Pour prédire le comportement mécanique des milieux granulaires d'un point de vue résistance, déformation et tassement. Des méthodes expérimentales ont été menés à travers des milieux granulaires réels (sable de carrière de Keddara) et des milieux analogiques (billes de verre) afin d'établir l'étude de la vidange des silos qui constitue une étape importante de l'analyse. Cette dernière concerne l'influence de la géométrie du silo, les propriétés des grains (forme, taille et texture) et la distinction des différentes zones d'écoulement à partir de l'étude des champs de vitesse en utilisant la technique de traitement d'images PIV (Particle Image Velocimetry). Des essais mécaniques ont été aussi effectués pour une étude comparative des matériaux analysés. Les principaux paramètres utilisés dans la partie modélisation sont déterminés de la partie expérimentale. L'étude numérique du comportement des milieux granulaires est faite par la méthode des éléments finis entreprise par le logiciel Plaxis 2D. Une validation numérique particulière a été consacrée aux essais triaxiaux avec l'utilisation du modèle parabolique d'écrouissage (HSM) qui a fait l'objet de deux corrections en fonction de la densité relative dont il ressort une correspondance qualitative entre les réponses du modèle numérique et les résultats expérimentaux.