Résumé
Les matériaux à particules hautement déformables intéressent de nombreux domaines telsque les cosmétiques, la chimie, la pharmacie, l’agroalimentaire... Il peut s’agir par exemple depâtes colloïdales, de vésicules, de microgels ou de suspensions. Ces matériaux sont composésde particules élémentaires individuelles qui peuvent subir de grandes déformations sansrupture. À cet égard, ils diffèrent des matériaux à particules rigides dont le comportementplastique est essentiellement dicté par leur réarrangement. Dans le cas des particules mollesl’adaptation de leur forme sous chargement favorise un meilleur remplissage de l’espace etmodifie leurs propriétés d’assemblage. La compaction, le comportement en cisaillement et lespropriétés de textures complexes des assemblages de particules molles au-delà de l'état"jamming" restent peu exploré à ce jour en raison de l'absence d'outils numériques etexpérimentaux appropriés.La méthode aux éléments discrets (DEM) est largement utilisée pour la modélisation desassemblages de particules en raison de sa capacité à prendre en compte leur distribution detaille, les propriétés physiques de contact et de frottement ainsi que des conditions complexesde chargement. Cependant, la DEM n’est pas adaptée à la simulation d’un comportementréaliste à l’échelle sub-particulaire, notamment en grandes déformations. Pour modéliser lespropriétés mécaniques de particules molles ainsi que leurs interactions mutuelles, une nouvelleméthodologie est proposée. Cette méthodologie est basée sur une formulation implicite de laMéthode des Points Matériels (MPM) couplée avec la méthode de Dynamique des Contacts(CD). Dans cette approche, chaque particule est discrétisée en un ensemble de pointsmatériels. A chaque pas de temps, l'information portée par ces points est projetée sur unmaillage sous-jacent, permettant de résoudre les équations du mouvement. Cette solution estensuite utilisée pour mettre à jour les informations associées aux points matériels. Laformulation implicite permet une stabilité numérique inconditionnelle ainsi qu’un couplageefficace avec la résolution des contacts et du frottement. Un point important consiste àdéterminer les variables entrant en jeu dans le calcul des contacts en même temps que cellesassociées au comportement volumique. Enfin, dans le cas d’assemblages 2D, on présenteraune analyse détaillée du processus de compaction ainsi que l’impact du frottement surl’évolution de la compacité.