Résumé
Les matériaux granulaires sont une classe de matériaux utilisés de longue dates par les humains. Ils sont encore de nos jours omniprésents dans notre vie quotidienne, au travers de substances comme le riz, le sel, le gravier, le charbon, le sable ou la neige, pour n'en siter que quelques uns. Ils interviennent très largement dans l'industrie, allant de l'agriculture et de la construction à la pharmacie et à la plupart des biens. En réalité, les matériaux granulaires sont le deuxième matériau le plus manipulé en termes de poids dans l'industrie mondiale, dépassés uniquement par l'eau cite{DeGennes1999}. Malgré leur utilisation industrielle répandue, le comportement des matériaux granulaires reste complexe et difficile à appréhender. Ils peuvent présenter des caractéristiques de solides, de liquides et de gaz, parfois simultanément sous la même sollicitation. Par exemple, le sable peut se maintenir comme solide, formant une dune avec une pente particulière. Lorsque la pente de la dune augmente, les grains en surface commencent à s'écouler, provoquant des avalanches qui ramènent la pente à une valeur stable. À la surface libre de l'écoulement, les grains entrent en collision et interagissent avec, par exemple, l'air ambiant, produisant un état gazeux (collisionnel) en plus des deux autres phases présentes dans le matériau.Cette complexité découle de la nature discrète des particules, la forme des grains jouant un rôle crucial parmi les divers facteurs influençant le comportement de ce matériau. La géométrie des grains affecte directement la distribution des forces de contact à l'échelle microscopique. Ces dernières forment des chaînes de force au sein des assemblages de particules compactées, ce qui influence les propriétés physiques macroscopiques du matériau. En général, la compacité est associée à une résistance en cisaillement et à une résistance à la compression améliorée. Cependant, cette relation devient plus subtile dans le cas de formes de particules non convexes. Cette classe de particules bien spécifique permet des types de contact différent, donnant la possibilité aux particules adjacentes d'interagir par enchevêtrement. Ainsi, une faible compacité ne se traduit pas nécessairement par une réduction de la stabilité mécanique Certains architectes ont utilisé ces propriétés uniques pour créer des structures autoportantes permettant un démontage rapide et une reconfiguration aisée en utilisant des particules fortement non convexes. On peut par exemple citer le cas de particules en forme de Z ou d'hexapodes.Des polypodes similaires sont également utilisée pour protéger les traits de côte l'érosion maritime. Ainsi, des enchevêtrement de gros tétrapodes en béton nous protège de la houle.Cependant, les mécanismes d'enchevêtrement et la transition entre les phases à comportement solide et liquide pour de tels systèmes restent largement inexplorés. Explorer l'évolution de la rhéologie d'un milieu granulaire lorque ses grains le composant passe de formes sphériques à des formes fortement non convexes, permet d'éclairer les mécanismes morphologiques régissant ces matériaux. Cela offre également des perspectives précieuses pour des domaines connexes, tels que la modélisation rhéologique des grains amorphes et l'enchevêtrement dans les systèmes polymériques.Dans cette thèse, nous explorons l'écoulement de cette nouvelle emph{matière méta-granulaire} aux propriétés mécaniques intrigantes. Nous étudions l'impact des variations du nombre de branches et des degrés de concavité sur le comportement en écoulements de ces milieux granulaires, allant de formes sphériques à des formes hautement concaves.