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Affiche du document Introduction à la microscopie électronique en transmission

Introduction à la microscopie électronique en transmission

Rolly Jacques Gaboriaud

2h53min15

  • Sciences formelles
231 pages. Temps de lecture estimé 2h53min.
Ce livre propose une introduction claire et accessible à la microscopie électronique en transmission (MET). Il s’agit d’une approche basique de cette méthode de caractérisation des matériaux en général et des solides cristallins en particulier, en consacrant une part importante à l’imagerie des dislocations et autres défauts des structures cristallines.L’application de la MET à la physique du solide a connu un essor considérable avec l’avènement de technologies toujours plus novatrices dans l’étude de la matière condensée. Ces performances nécessitent une approche théorique très élaborée parfois inspirée de celle des rayons X. C’est notamment le cas pour une application courante de cette microscopie : l’étude des défauts cristallins qui jouent un rôle primordial dans les propriétés physiques des matériaux.L’apprentissage dans le domaine de la caractérisation des matériaux nécessite une approche graduelle, qui évolue en fonction des avancées constantes des performances des microscopes.Bien que la MET soit une méthode très sophistiquée, cet ouvrage adopte une approche pragmatique, destinée principalement aux étudiants de master, aux élèves ingénieurs, aux postdoctorants et aux chercheurs non spécialistes de cette technique. Il propose une progression permettant de comprendre les principes et les applications de cette technologie tout en fournissant les bases théoriques nécessaires.Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIChapitre 1 • Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Un peu d’histoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Chapitre 2 • Éléments d’optique électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Le canon à électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 L’optique électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3 Les lentilles électrostatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.4 Les lentilles magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.5 La trajectoire de l’électron dans l’entrefer d’une lentille magnétique 112.6 Le mouvement de l’électron dans le plan méridien tournant . . . . . . 162.7 La courbure de la trajectoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.8 La résolution de l’équation différentielle dans le méridien tournant . 172.9 La distance focale d’une lentille magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.10 Les aberrations des systèmes optiques et applications aux lentilles magnétiques ... 202.11 Le pouvoir de résolution des lentilles magnétiques . . . . . . . . . . . . . . 222.12 La comparaison entre lentille magnétique et système optique classique . . . 232.13 Le grandissement permettant la résolution atomique . . . . . . . . . . . . 232.14 La résolution due à l’échantillon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Chapitre 3 • Le microscope électronique en transmission . . . . . . . . . . . . 253.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.2 Le microscope électronique en transmission (MET) . . . . . . . . . . . . . 263.3 La lentille objectif d’un MET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.4 La longueur de caméra L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.5 Le vide dans la colonne du microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.6 L’analyse physico-chimique dans un MET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Chapitre 4 • La diffraction des électrons – L’approximation de Born . . . 354.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.3 La diffusion élastique des électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.4 La diffusion par un atome – Aspect corpusculaire . . . . . . . . . . . . . . . 374.5 La diffusion par un atome – Aspect ondulatoire . . . . . . . . . . . . . . . . 384.6 L’équation de Schrödinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.7 Le cas d’une particule libre (pas de potentiel d’interaction) . . . . . . . 404.8 Le cas d’une particule dans un potentiel V(x, y, z) . . . . . . . . . . . . . . . 414.9 L’équation de Schrödinger indépendante du temps . . . . . . . . . . . . . . 424.10 La résolution de l’équation de Schrödinger par la fonction de Green 434.11 L’approximation de Born . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.12 La relation entre σ(θ, ϕ) et f (θ, ϕ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.13 Le calcul de f(θ) : l’effet du noyau et du nuage électronique . . . . . . 484.14 Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Chapitre 5 • La théorie dynamique de la diffraction des électrons . . . . . 535.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535.2 Le principe du calcul par la méthode optique (diffraction de Fresnel) 545.3 Rappel : cas de la théorie cinématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.4 Le cas de la théorie dynamique en deux ondes : Ek − Ek0 = Eg . . . . . . . 555.5 Les diffractions élémentaires provoquées par une couche dz à la profondeur z par les deux ondes 8o(z) et 8g (z) . . . . . . . . . . . . . . . . 575.6 8o(z) diffractée par la tranche dz : calcul de d8oo . . . . . . . . . . . . . . 585.7 8o(z) diffractée par la tranche dz : calcul de d8og . . . . . . . . . . . . . . 655.8 8g (z) diffractée par la tranche dz : calcul de d8gg et d8go . . . . . . . 695.9 L’expression de l’intensité diffractée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Chapitre 6 • Diffraction des électrons par un cristal – Approximation cinématique . ... 736.1 La diffraction des électrons par deux atomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736.2 La diffraction des électrons par un cristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 746.3 La diffraction des électrons par un cristal à un atome par maille . . . 776.4 La répartition de l’intensité diffractée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.5 La propriété du vecteur Eg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 816.6 Le vecteur Eg : réflexion de Bragg et réseau réciproque . . . . . . . . . . . . 816.7 L’intensité diffractée au voisinage de la position de Bragg en conditions cinématiques . . .826.8 La diffraction des électrons par un échantillon mince . . . . . . . . . . . . 856.9 La sphère d’Ewald . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 866.10 Le relâchement des conditions de diffraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 876.11 La diffraction des électrons par un cristal ayant un motif cristallin . 886.12 L’image d’un cristal parfait : contraste de diffraction . . . . . . . . . . . . . 906.13 L’approximation de la colonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 916.14 L’étude de l’intensité diffractée par une colonne en fonction del’épaisseur t et de l’écart s à la position de Bragg . . . . . . . . . . . . . . . . 936.15 Variations de l’intensité diffractée en fonction de l’épaisseur t . . . . . 946.16 Les variations de l’intensité en fonction de l’inclinaison de l’échantillon . . . . . 976.17 Résumé sur l’image d’un cristal mince parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Chapitre 7 • L’imagerie de défauts cristallins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997.1 Les contrastes dus à des défauts cristallins par la théorie cinématique 997.2 Le repérage des atomes dans un cristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997.3 Les défauts d’empilement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1007.4 Les dislocations dans les solides cristallins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.4.1 Bref rappel sur le concept de dislocation dans un solide . . . . 1067.4.2 Application aux solides cristallins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.4.3 Remarques sur le sens du vecteur Eb et sur le sens de la dislocation EL . . .. 1097.4.4 La détermination du vecteur de Burgers Eb. . . 1097.5 Le contraste provoqué par une dislocation de type vis . . . . . . . . . . . . 1107.6 L’étude du contraste de la dislocation par la construction de Fresnel 1127.7 La formation d’images doubles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1167.8 Le contraste d’une dislocation vis inclinée dans une lame mince . . . 1187.9 Les exemples d’expériences en MET sur des dislocations de différents types . . .. . 1207.9.1 Cas 1 : Dislocations partielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1217.9.2 Cas 2 : Dipôle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1217.9.3 Cas 3 : Super dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1227.10 Les boucles lacunaires et interstitielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1227.11 La détermination du vecteur de Burgers d’une dislocation . . . . . . . . 1247.12 Exemple : cas des boucles de dislocations prismatiques . . . . . . . . . . . 1257.13 Le cas de précipités dans une matrice cristalline . . . . . . . . . . . . . . . . 1267.14 Les critères d’extinction et la détermination du vecteur de Burgers d’une dislocation . . . 1277.15 Des exemples de contraste de dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1287.16 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Chapitre 8 • L’imagerie de défauts cristallins par la méthode du faisceau faible (Weak Beam) 1318.1 Rappel sur le contraste en fonction de l’écart à la position de Bragg Es1318.2 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1328.3 Le principe expérimental du contraste en faisceau faible . . . . . . . . . . 1338.4 L’approche qualitative du contraste des dislocations en faisceau faible1348.5 Le principe du faisceau faible dans une colonne . . . . . . . . . . . . . . . . 1358.6 Le contraste en faisceau faible et le diagramme de phase . . . . . . . . . . 1358.7 La position de la colonne donnant le maximum d’intensité : Xm . . 1378.8 Les calculs de l’intensité maximum Imax et du contraste de la dislocation . . . . .. . . 1418.9 Le calcul du contraste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1438.10 Le calcul de la largeur de l’image à mi-hauteur 1x . . . . . . . . . . . . . . 1438.11 Exemples de contrastes de dislocations par la méthode du faisceau faible . .. . . 147Chapitre 9 • L’imagerie de réseau : TEM haute résolution . . . . . . . . . . . . 1499.1 Introduction : Imagerie de réseau et Microscopie électronique en transmission haute résolution (METHR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1499.2 La formation de l’image en METHR (Imagerie de réseau) . . . . . . . . 1519.3 Le déphasage instrumental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1519.3.1 Le déphasage entre faisceaux focalisés et défocalisés . . . . . . . 1529.3.2 Le déphasage dû à l’aberration de sphéricité . . . . . . . . . . . . . 1529.3.3 Le rôle du diaphragme objectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1559.3.4 Le rôle des cohérences du faisceau d’électrons . . . . . . . . . . . . 1569.4 La fonction d’onde à la sortie de l’objet - La fonction transparence . 1589.5 Le spectre des fréquences spatiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1609.6 Le cas d’un objet de phase pure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1619.7 La fonction d’onde et l’intensité dans le plan image . . . . . . . . . . . . . 1629.8 L’analyse des fréquences spatiales qui sont présentes dans l’image : diffractogramme optique (ou numérique) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1639.9 Le contraste de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1659.9.1 L’approximation de l’objet de phase : l’ordre de grandeur de l’épaisseur que devrait avoir l’échantillon . . . . . . . . . . . . . 1669.9.2 Le principe du contraste de phase en optique photonique : la comparaison avec la microscopie électronique . . . . . . . . . . 1669.10 L’interprétation des images dans le cas d’un objet de phase . . . . . . . . 1699.11 L’étude de la fonction de transfert (CTF : Contrast Transfer Function) . . . .. 1709.11.1 La défocalisation de Scherzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1709.11.2 La résolution de Scherzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1739.11.3 Remarques sur la fonction de transfert (CTF) . . . . . . . . . . . . 1749.12 La mesure de la défocalisation et de la résolution à partir d’un diffractogramme optique ou numérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1759.13 L’abaque de la fonction de transfert généralisée . . . . . . . . . . . . . . . . . 1799.14 Exemples d’études réalisées en imagerie de réseau . . . . . . . . . . . . . . . 180Chapitre 10 • Diffusion et diffraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18310.1 Le diagramme de Kikuchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18310.2 Les causes de la diffraction de Kikuchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18410.3 L’utilité des lignes de Kikuchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18610.3.1 L’orientation et la détermination des plans cristallographiques à partir d’un diagramme de Kikuchi . . . . 18710.3.2 Le vecteur écart à la position de Bragg Es . . . . . . . . . . . . . . . . . 18810.4 La diffraction des électrons en faisceau convergent . . . . . . . . . . . . . . 18910.5 Les franges de Kossel-Möllensted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19110.6 La mesure de l’épaisseur d’une lame mince par la diffraction en faisceau convergent .. . 19310.7 Les pseudo-lignes de Kikuchi en faisceau convergent . . . . . . . . . . . . 19410.8 Les lignes des zones de Laue supérieures (ZLS) et les variations de paramètre cristallin  19510.9 Le faisceau convergent à grand angle (LACBED) . . . . . . . . . . . . . . . 19610.10 L’expérimentation en faisceau convergent défocalisé (LACBED) . . 197Chapitre 11 • Les analyses physico-chimiques en MET . . . . . . . . . . . . . . . 20111.1 L’émission des rayons X – L’interaction avec la matière . . . . . . . . . . . 20211.1.1 Le rayonnement de freinage (Bremsstrahlung) . . . . . . . . . . . 20211.1.2 Le rayonnement X caractéristique : la désexcitation radiative 20211.2 La diffusion inélastique à grand angle et contraste en Z (HAADF) . 20311.3 La spectroscopie de pertes d’énergie électronique (EELS) . . . . . . . . . 20411.3.1 Les processus d’interactions inélastiques . . . . . . . . . . . . . . . . 20411.3.2 Un bref rappel sur les interactions collectives électrons-matière . . . . 20511.4 Le spectre de pertes d’énergie électronique (EELS) . . . . . . . . . . . . . . 20611.5 Les détails et structures fines du spectre EELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20711.6 ELNES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20811.7 Exemples d’études des structures fines ELNES . . . . . . . . . . . . . . . . . 20911.8 EXELF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21011.9 Comparaison entre pertes d’énergie électronique et absorption des RX . . .. . . 21111.10 Bref rappel de spectrométrie d’absorption des RX : EXAFS et XANES . .. . 21211.11 EXAFS (Extended X ray Absorption Fine Structure ) . . . . . . . . . . . . . 21211.12 XANES (X ray Absorption Near Edge Structure ) . . . . . . . . . . . . . . . . 21311.12.1 L’instrumentation de l’EELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Accès libre
Affiche du document Rhéophysique - Tome 2

Rhéophysique - Tome 2

Patrick Oswald

7h22min30

  • Sciences formelles
590 pages. Temps de lecture estimé 7h22min.
Pourquoi est-il nécessaire de battre le fer quand il est chaud ? Sur quel principe fonctionne un écran à cristaux liquides ? Pourquoi le caoutchouc est-il si élastique ? Ces questions sont le domaine de la rhéophysique. Cet ouvrage en 2 tomes aborde des problèmes liés à l’écoulement de la matière et couvre les principaux aspects de la réponse mécanique des fluides — au sens large — et des solides soumis à une contrainte ou une déformation.Le premier tome traitait de l’hydrodynamique des liquides newtoniens et des propriétés élastiques et plastiques des solides cristallins et amorphes, incluant la rupture. Ce second tome est consacré aux fluides complexes, dont les comportements sont intermédiaires entre ceux des liquides newtoniens et des solides. Il s’ouvre sur un exposé des propriétés macroscopiques et microscopiques des fluides viscoélastiques, parmi lesquels figurent les polymères fondus ou en solution, les solutions de surfactants, les suspensions et les émulsions. Le chapitre suivant est consacré aux fluides à seuil, simples ou thixotropes, dont les boues sont un archétype et dont le comportement peut conduire à des catastrophes (voir la couverture). Le livre traite ensuite du rhéoépaississement des suspensions, avec une explication en termes de transition frictionnelle et il se conclut par un chapitre détaillé sur les cristaux liquides, où l’accent est mis sur les défauts et les effets thermomécaniques.Les concepts et propriétés physiques sont illustrés par de nombreuses expériences, des anecdotes historiques et des applications en aéronautique, métallurgie et géophysique, faisant de cet ouvrage une référence pour les chercheurs et les étudiants en physique, ingénierie et science des matériaux.Préface de la première édition ixAvant-propos xiRemerciements xiii10 Rhéologie des matériaux isotropes viscoélastiques : aspects macroscopiques 110.1 Régime linéaire et régime non linéaire . . . . . . . . . . . . . . 310.2 Viscoélasticité linéaire et écoulements oscillants . . . . . . . . . 510.2.1 Modèle de Maxwell (liquides viscoélastiques) . . . . . . 510.2.2 Cas d’un cisaillement oscillatoire à la fréquence f = w/2π 1810.2.3 Tenseur des contraintes complet : modules decisaillement G(t) et de compressibilité K(t) . . . . . . . 2510.2.4 Modèle de Kelvin-Voigt (solides viscoélastiques) . . . . 2810.2.5 Mesure des fonctions de la viscoélasticité linéaire G’(ω) et G’’(ω) . .. . . . 3010.3 Viscoélasticité non linéaire et écoulements continus . . . . . . . 3410.3.1 Tenseur des contraintes sous cisaillement simple . . . . 3510.3.2 Première et seconde différences de contraintes normales N1 et N2 : coefficients de contraintes normales ψ1 et ψ2 …..3710.3.3 Quelques manifestations expérimentales des contraintes normales . . . .. 3810.3.4 Profil des vitesses et stabilité de l’écoulement de Couette 4410.3.5 Écoulement de Poiseuille . . . . . . . . . . . . . . . . . 4610.3.6 Mesure des fonctions viscométriques η, ψ1 et ψ2. . . . 4810.3.7 Écoulements élongationnels . . . . . . . . . . . . . . . . 5010.4 Calcul des fonctions viscométriques et lien avec les fonctions de viscoélasticité linéaire . . . 5210.4.1 Les insuffisances du modèle linéaire de Maxwell . . . . 5310.4.2 Transport convectif d’un vecteur et tenseur de Finger . 5410.4.3 Tenseur de Cauchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5810.4.4 Généralisation de l’équation de Maxwell et calcul des fonctions viscométriques à l’aide du tenseur de Finger . 5910.4.5 Les modèles de Jeffrey convectés (ou « d’Oldroyd-A ou B ») 6610.4.6 Généralisation en régime non linéaire des modèles de Jeffrey convectés (ou d’Oldroyd-A ou B) . . . . . . . . 6910.4.7 Autre classe de modèles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7410.4.8 Formules empiriques de Cox et Merz et de Laun . . . . 7710.5 Principe de superposition « temps-température » . . . . . . . . 7810.6 Doigt de Saffman-Taylor dans les fluides complexes . . . . . . . 8010.6.1 Loi de Darcy dans un fluide visqueux rhéofluidifiant . . 8110.6.2 Sélection d’un doigt de Saffman-Taylor dans un fluide visqueux rhéofluidifiant ... 8210.6.3 Doigts de Saffman-Taylor dans les liquides viscoélastiques ou à seuil . . . . . 8611 Rhéologie des matériaux isotropes viscoélastiques : exemples et théories microscopiques 8711.1 Les polymères fondus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8911.1.1 Généralités sur les polymères . . . . . . . . . . . . . . . 9011.1.2 Quelques exemples de polymères . . . . . . . . . . . . . 9211.1.3 Comportement rhéologique des polymères fondus . . . 9811.1.4 Rappels sur la théorie des polymères . . . . . . . . . . 10611.1.5 Expression microscopique du tenseur des contraintes . . 11111.1.6 Le modèle de Rouse dans les polymères non enchevêtrés 11211.1.7 Modèle de Doi-Edwards dans les polymères enchevêtrés 12411.2 Un exemple d’élastomère de la famille des solides viscoélastiques : le caoutchouc vulcanisé . . . . . . . . . . . . . 13211.2.1 Définition d’un élastomère . . . . . . . . . . . . . . . . 13311.2.2 Modules de Young et de cisaillement d’un élastomère . 13411.3 Les polymères en solution semi-diluée . . . . . . . . . . . . . . 13711.3.1 Généralités sur les polymères en solution . . . . . . . . 13711.3.2 Application du modèle de Doi-Edwards . . . . . . . . . 14411.4 Les polymères « vivants » : l’exemple des micelles géantes des solutions de surfactant.. 14611.4.1 Comment fabriquer des micelles géantes . . . . . . . . . 14611.4.2 Comportement rhéologique . . . . . . . . . . . . . . . . 14811.4.3 Thermodynamique de l’agrégation . . . . . . . . . . . . 15111.4.4 Passage du régime dilué au régime semi-dilué . . . . . . 15211.4.5 Le régime semi-dilué . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15411.4.6 Prédictions des fonctions de viscoélasticité linéaire G’ et G’’ et de la viscosité η 0 . . . 15411.5 Les dispersions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15811.5.1 Les suspensions colloïdales de particules solides . . . . 15811.5.2 Les émulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17911.6 Les solutions diluées de polymères . . . . . . . . . . . . . . . . 19011.6.1 Quelques résultats de viscoélasticité linéaire . . . . . . 19111.6.2 Le modèle de Zimm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19212 Rhéologie des fluides à seuil 19912.1 Critère d’écoulement de von Mises . . . . . . . . . . . . . . . . 20112.2 Mesure de la contrainte seuil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20112.2.1 Plan incliné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20112.2.2 Sédimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20312.2.3 Montée capillaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20412.2.4 Spin coating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20612.2.5 Étalement d’un tas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20712.3 Les fluides à seuil de type 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21012.3.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21012.3.2 Comportement général . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21012.3.3 Exemples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21212.3.4 Lois de comportement empiriques . . . . . . . . . . . . 21212.3.5 Comportement sous cisaillement alternatif . . . . . . . 21412.3.6 Comportement sous cisaillement continu . . . . . . . . 21812.3.7 Écoulement de Poiseuille en tube cylindrique . . . . . . 22412.3.8 Modèle micromécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22812.4 Les fluides à seuil de type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23312.4.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23312.4.2 Comportement général . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23312.4.3 Exemples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23612.4.4 Loi rhéologique semi-empirique . . . . . . . . . . . . . . 23812.4.5 Comportement sous cisaillement alternatif . . . . . . . 23912.4.6 Comportement sous cisaillement continu . . . . . . . . 24212.5 Hystérésis rhéologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24712.5.1 Le cas des fluides à seuil de type 2 . . . . . . . . . . . . 24812.5.2 Le cas des fluides à seuil de type 1 . . . . . . . . . . . . 25112.6 Le modèle de Coussot et Ovarlez . . . . . . . . . . . . . . . . . 25212.7 Modélisation d’un fluide à seuil . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25412.7.1 Un exemple simple de modèle $ . . . . . . . . . . . . . 25512.7.2 Vers une généralisation des modèles $ . . . . . . . . . . 26313 Rhéologie des fluides rhéoépaississants 26713.1 Quelques résultats expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . 26913.1.1 Rhéoépaississement continu (CST) . . . . . . . . . . . . 26913.1.2 Rhéoépaississement discontinu (DST) . . . . . . . . . . 27013.1.3 Blocage dynamique (SJ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 27313.2 Facteurs influençant le rhéoépaississement . . . . . . . . . . . . 27413.2.1 Facteurs géométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27513.2.2 Paramètres physico-chimiques . . . . . . . . . . . . . . 28013.2.3 Autres paramètres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28313.2.4 En résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28513.3 Modélisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28513.3.1 Le modèle historique d’Hoffman . . . . . . . . . . . . . 28513.3.2 Le modèle des « hydroclusters » de Bossis et Brady . . 28713.3.3 Le modèle de la transition frictionnelle . . . . . . . . . 29013.3.4 Le modèle de Jamali et Brady . . . . . . . . . . . . . . 30213.3.5 Commentaire sur les mesures de contrainte normale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30513.4 Preuves expérimentales de l’existence de frottement solide et d’une transition frictionnelle . . 30613.4.1 Retour sur les expériences d’inversion du taux de cisaillement . . .. . . 30613.4.2 Autres preuves de la transition frictionnelle et mesures à l’échelle microscopique. . . . 30813.5 Cas des suspensions cohésives et frictionnelles . . . . . . . . . . 31313.6 Rôle d’une friction au roulement . . . . . . . . . . . . . . . . . 31513.7 Généralisation du modèle de Wyart et Cates . . . . . . . . . . . 31614 Rhéologie des cristaux liquides 31914.1 Nématodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32114.1.1 L’expérience de Grupp : mise en évidence des couples élastiques . . . . .. . . . . 32214.1.2 L’élasticité nématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32414.1.3 L’instabilité de Fréedericksz . . . . . . . . . . . . . . . 32914.1.4 Sur le scintillement de la phase nématique . . . . . . . 33614.1.5 L’expérience de Miesowicz . . . . . . . . . . . . . . . . 33814.1.6 Construction de la nématodynamique . . . . . . . . . . 34014.1.7 Calcul des modes propres de fluctuation du directeur . . . . . .. . . . 34614.1.8 Écoulement de Couette . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34714.1.9 Écoulement de Poiseuille . . . . . . . . . . . . . . . . . 36014.1.10 Écoulement unidirectionnel induit par le « backflow » . 36114.1.11 Viscoélasticité de la phase nématique . . . . . . . . . . 36414.1.12 Lignes de disinclinaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36814.1.13 Nématiques chiraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38714.1.14 Nématiques actifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40514.2 Smectodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41114.2.1 L’expérience de Bartolino et Durand : mise en évidence des contraintes élastiques.. 41114.2.2 L’élasticité smectique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41314.2.3 L’instabilité d’ondulation des couches . . . . . . . . . . 41814.2.4 L’instabilité d’Helfrich-Hurault . . . . . . . . . . . . . . 42214.2.5 Équations de la smectodynamique . . . . . . . . . . . . 42314.2.6 Ondes élastiques : premier et second sons . . . . . . . . 42714.2.7 Les écoulements de perméation . . . . . . . . . . . . . . 43014.2.8 Force sur une sphère en mouvement . . . . . . . . . . . 43414.2.9 Fluage sous compression normale aux couches . . . . . 43514.2.10 Les dislocations et la plasticité des smectiques . . . . . 43814.2.11 Formation de « poireaux » et d’« oignons » sous cisaillement . . . 47214.3 Canodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47714.3.1 L’élasticité des phases colonnaires hexagonales . . . . . 47814.3.2 Dislocations et parois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48014.3.3 Quatre instabilités des colonnes . . . . . . . . . . . . . 48214.3.4 Rhéologie et fusion sous cisaillement . . . . . . . . . . . 490I Modèle des haltères hookéens 495J Modèle de Giesekus et modèle FENE 499J.1 Le modèle de Giesekus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499J.2 Le modèle FENE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500K Démonstration de la loi d’Einstein 503L Les modèles fractionnaires de la viscoélasticité 507L.1 Un nouvel élément fractionnaire : le « springpot » . . . . . . . . 508L.2 L’exemple des gels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509L.3 Les modèles fractionnaires de Maxwell et de Kelvin-Voigt . . . 511M Dérivation simplifiée de l’énergie libre de Frank-Oseen 515Bibliographie 519Notations 554Index 561
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Rhéophysique- tome 1

Patrick Oswald

7h21min45

  • Sciences formelles
589 pages. Temps de lecture estimé 7h22min.
Pourquoi est-il nécessaire de battre le fer quand il est chaud ? Sur quel principe fonctionne un écran à cristaux liquides ? Pourquoi le caoutchouc est-il si élastique ? Ces questions sont le domaine de la rhéophysique. Cet ouvrage aborde des problèmes liés à l’écoulement de la matière et couvre les principaux aspects de la réponse mécanique des fluides — au sens large — et des solides soumis à une contrainte ou une déformation.Le premier tome s’ouvre sur une introduction aux comportements rhéologiques des matériaux. Il se poursuit par un développement très complet sur l’hydrodynamique des liquides newtoniens, suivi de plusieurs chapitres sur l’élasticité, la plasticité et la rupture des solides. Dans l’étude des solides cristallins, l’accent est mis sur les défauts et l’étude de leurs propriétés individuelles et collectives. Les thèmes nouveaux d’avalanches de dislocations, d’instabilités plastiques ou de « disconnections » et de « complexions » des joints de grains y sont abordés. Plusieurs instabilités sont aussi décrites comme celle qui a conduit à la rupture du pont de Tacoma (voir la couverture). La notion de STZ, ou Shear Transformation Zone, est également décrite dans le chapitre sur les solides amorphes.Le second tome est consacré aux fluides complexes, tels que les fluides viscoélastiques, comme les polymères fondus ou en solution, les solutions de surfactants, les suspensions et les émulsions, ainsi que les fluides à seuil, les fluides rhéoépaississants et les cristaux liquides. Les concepts et propriétés physiques sont illustrés par de nombreuses expériences, des anecdotes historiques et des applications en aéronautique, métallurgie et géophysique, faisant de cet ouvrage une référence pour les chercheurs et les étudiants en physique, ingénierie et science des matériaux.Préface de la première édition xiAvant-propos xiiiRemerciements xv1 Généralités sur le comportement rhéologique des matériaux 11.1 Solide élastique hookéen et fluide visqueux newtonien . . . . . 51.1.1 Loi de Hooke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.1.2 Loi de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2 Solide plastique et fluide visqueux non newtonien . . . . . . . . 71.2.1 Réponse à l’action soudaine d’un cisaillement (régime transitoire) . . . . . . .. . . . 91.2.2 Comportement sous cisaillement continu (régime permanent) . . . .. . . . 111.3 Thixotropie et antithixotropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.4 Les fluides à seuil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.2 Les fluides à seuil de type 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.3 Les fluides à seuil de type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . 201.4.4 Cas des solides cristallins à haute température . . . . . 221.5 Fluides viscoélastiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.5.1 Le modèle de Maxwell : description qualitative . . . . . 251.5.2 Exemples de fluides viscoélastiques de Maxwell . . . . . 281.5.3 Le modèle de Jeffrey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.5.4 Énergie dissipée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331.5.5 Énergie élastique emmagasinée . . . . . . . . . . . . . . 351.5.6 Contraintes élastiques, forces normales et effet Weissenberg . . . 371.5.7 Quelques manifestations macroscopiques des contraintes élastiques . . .. 391.6 Les solides viscoélastiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411.7 Les cristaux liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 Rappels de mécanique des milieux continus 552.1 Tenseur des contraintes et des couples surfaciques . . . . . . . . 562.1.1 Forces et couples de surface . . . . . . . . . . . . . . . . 562.1.2 Construction du tenseur des contraintes . . . . . . . . . 582.1.3 Construction du tenseur des couples surfaciques . . . . 592.2 Lois de conservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.2.1 Loi de conservation de la masse . . . . . . . . . . . . . 602.2.2 Loi de conservation de la quantité de mouvement . . . 612.3 Équation d’équilibre des couples et symétrie du tenseur des contraintes . .. . . . . . . . . 622.4 Production irréversible d’entropie et lois de comportement . . . 643 Hydrodynamique des liquides newtoniens 673.1 Loi de comportement rhéologique et loi de Fourier . . . . . . . 693.1.1 Bilans d’énergie et d’entropie . . . . . . . . . . . . . . . 693.1.2 Tenseur des coefficients de viscosité dans le cas d’un liquide isotrope . .. . 713.1.3 Interprétation macroscopique de la viscosité de cisaillement . . .. 723.1.4 Calcul microscopique de la viscosité de cisaillement . . 743.2 Équations de l’hydrodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803.2.1 Équation de conservation de la masse . . . . . . . . . . 813.2.2 Équation de conservation de la quantité de mouvement (Navier-Stokes) .. . . . . 813.2.3 Conditions aux limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.2.4 Équation de la chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843.2.5 Vitesse du son et nombre de Mach . . . . . . . . . . . . 893.2.6 Théorème de la dissipation : force et couple de frottement visqueux sur un solide en mouvement . . . 923.2.7 Équation de la vorticité . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943.3 Nombre de Reynolds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 963.3.1 Définition : notion d’écoulements semblables . . . . . . 963.3.2 Signification physique du nombre de Reynolds . . . . . 973.3.3 Stabilité des écoulements et nombre de Reynolds critique . . . .. . 983.4 Couche limite et sillage : l’exemple de la ligne source de vorticité . .. . . . . . . . 1013.5 Écoulements à grands nombres de Reynolds : l’approximation du fluide parfait . ... . . . 1033.5.1 Théorème de Bernoulli . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.5.2 Théorème de la circulation de Kelvin . . . . . . . . . . 1053.5.3 Écoulements irrotationnels (ou potentiels) . . . . . . . 1053.6 La théorie de la couche limite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1193.6.1 Les équations de Prandtl . . . . . . . . . . . . . . . . . 1193.6.2 Étude qualitative du décollement . . . . . . . . . . . . 1213.6.3 Profil de Blasius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.6.4 Équation de Falker-Skan . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.6.5 Équation intégrale de la couche limite . . . . . . . . . . 1273.6.6 Couche limite thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . 1293.7 Écoulements aux faibles nombres de Reynolds . . . . . . . . . . 1313.7.1 Unicité et additivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.7.2 Réversibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.7.3 Dissipation minimale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.7.4 Théorème de réciprocité . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.7.5 Théorie de la lubrification . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.7.6 Étalement d’un liquide sur un plateau en rotation (« spin-coating ») . . 1373.7.7 Formule de Stokes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1383.7.8 Migration thermocapillaire d’une goutte . . . . . . . . 1433.7.9 Propagation des micro-organismes . . . . . . . . . . . . 1473.7.10 Écoulement de Poiseuille et milieu poreux . . . . . . . 1513.7.11 Instabilité de Saffman-Taylor . . . . . . . . . . . . . . . 1543.8 Mesure de la viscosité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1653.8.1 Rhéomètres rotatifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1653.8.2 Rhéomètre capillaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1703.8.3 Rhéomètre piézoélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . 1723.8.4 Machine de force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1743.8.5 Sur le glissement aux parois . . . . . . . . . . . . . . . 1773.8.6 Mesure des viscosités en conditions extrêmes . . . . . . 1793.8.7 Mesure de la viscosité de volume . . . . . . . . . . . . . 1803.8.8 Mesure des viscosités en géophysique . . . . . . . . . . 1813.8.9 Conséquences des effets de température et de pressionsur les mesures de viscosité . . . . . . . . . . . . . . . . 1824 Élasticité des solides 1854.1 Élastostatique des solides durs usuels . . . . . . . . . . . . . . . 1874.1.1 Tenseur des déformations . . . . . . . . . . . . . . . . . 1874.1.2 Tenseur des contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1904.1.3 Thermodynamique de la déformation . . . . . . . . . . 2004.1.4 Loi de Hooke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.1.5 L’équation de Navier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2084.1.6 Comment résoudre un problème d’élasticité . . . . . . . 2084.1.7 Principe de Saint-Venant . . . . . . . . . . . . . . . . . 2094.1.8 Théorèmes généraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2104.1.9 Application à quelques problèmes simples . . . . . . . . 2114.1.10 Instabilité de flambage d’une poutre . . . . . . . . . . . 2244.1.11 Instabilité de flottement d’une aile d’avion . . . . . . . 2294.2 Élastodynamique des solides durs usuels . . . . . . . . . . . . . 2344.2.1 Ondes en milieu infini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2354.2.2 Ondes en milieu fini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2364.2.3 Ondes de surface de Rayleigh . . . . . . . . . . . . . . . 2384.2.4 Ondes émises par un tremblement de terre et sismologie . . . . . . .. . 2404.2.5 Mesure des constantes élastiques et application en géophysique . . . . .. . . 2434.3 Élasticité des cristaux colloïdaux . . . . . . . . . . . . . . . . . 2454.3.1 Généralités sur les cristaux colloïdaux . . . . . . . . . . 2454.3.2 Mesures des modules élastiques . . . . . . . . . . . . . 2515 Défauts dans les solides cristallins 2595.1 Défauts ponctuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2615.1.1 Exemples : lacunes, interstitiels et impuretés . . . . . . 2615.1.2 Concentration d’équilibre de lacunes . . . . . . . . . . . 2625.1.3 Lacunes et diffusion de matière . . . . . . . . . . . . . . 2645.2 Dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2675.2.1 Construction de Volterra . . . . . . . . . . . . . . . . . 2685.2.2 Définition précise du vecteur de Burgers et règle des noeuds . . 2695.2.3 Mise en évidence expérimentale des dislocations . . . . 2715.2.4 Propriétés élastiques des dislocations . . . . . . . . . . 2755.2.5 Force de Peach et Koehler sur une dislocation . . . . . 2885.2.6 Interactions entre dislocations . . . . . . . . . . . . . . 2905.2.7 Multiplication des dislocations . . . . . . . . . . . . . . 2965.2.8 Glissement des dislocations . . . . . . . . . . . . . . . . 3015.2.9 Glissement dévié et montée des dislocations . . . . . . . 3145.3 Parois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3165.3.1 Description topologique et propriétés statiques . . . . . 3165.3.2 Mouvement d’une paroi sous contrainte . . . . . . . . . 3275.3.3 Complexions et thermodynamique des joints de grains . 3306 Limite d’élasticité des solides cristallins 3336.1 Contrainte interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3346.2 Friction de réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3346.3 Croisement entre dislocations : durcissement par la forêt . . . . 3416.3.1 Analyse topologique du croisement entre deux dislocations . . . . 3426.3.2 Conséquences directes de la formation des crans . . . . 3436.3.3 Cas des jonctions attractives . . . . . . . . . . . . . . . 3456.3.4 Cas des jonctions répulsives . . . . . . . . . . . . . . . 3466.4 Durcissement par les joints de grains : loi de Hall et Petch . . . 3476.5 Durcissement par alliage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3526.5.1 Durcissement en présence de précipités cohérents : modèles de Mott et Nabarro et de Friedel . . . . . . . . 3536.5.2 Durcissement en présence de précipités incohérents : modèle d’Orowan .. . . . . . . . 3576.5.3 Durcissement des solutions solides : modèles de Mott et Nabarro, de Friedel et de Labusch . . . . . . . . . . . . 3606.5.4 Nuages de Cottrell et bandes de Lüders . . . . . . . . . 3676.6 Durcissement par trempe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3756.7 Durcissement par irradiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3757 Écoulement plastique des solides cristallins 3777.1 Courbes de fluage à contrainte fixée : lois d’Andrade . . . . . . 3797.2 Relation d’Orowan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3807.3 Quelques modèles classiques de plasticité . . . . . . . . . . . . . 3827.3.1 Fluage à basse température par glissement de dislocations . . . . . 3827.3.2 Fluage à haute température . . . . . . . . . . . . . . . 3867.3.3 Cartes des mécanismes de déformation d’Ashby . . . . 3987.4 Courbes de déformation à vitesse de déformation fixée . . . . . 3997.4.1 Allure générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4007.4.2 Modélisation de « l’overshoot » . . . . . . . . . . . . . . 4007.4.3 Instabilité de Portevin-Le Chatelier . . . . . . . . . . . 4037.5 Acoustique et avalanches de dislocations . . . . . . . . . . . . . 4067.6 Plasticité des cristaux colloïdaux et fusion sous cisaillement . . 4118 Plasticité des solides amorphes 4178.1 Exemples de verres et applications . . . . . . . . . . . . . . . . 4188.2 Volume libre et relaxation structurale . . . . . . . . . . . . . . 4208.3 Densification sous pression hydrostatique . . . . . . . . . . . . 4208.4 Preuves expérimentales de la plasticité des verres . . . . . . . . 4218.5 Le régime d’écoulement plastique homogène . . . . . . . . . . . 4248.6 Le régime élastique et la limite d’élasticité apparente . . . . . . 4288.7 Le régime de déformation inhomogène . . . . . . . . . . . . . . 4308.7.1 La courbe de déformation . . . . . . . . . . . . . . . . . 4308.7.2 Analyse des différents régimes . . . . . . . . . . . . . . 4318.7.3 Sur l’origine des bandes de cisaillement . . . . . . . . . 4348.7.4 Les bandes sont-elles chaudes ou froides ? . . . . . . . . 4359 Rupture des solides 4419.1 Rappels sur les modes de rupture . . . . . . . . . . . . . . . . . 4429.2 Rupture fragile et rupture ductile : définition . . . . . . . . . . 4439.3 Analyse de Hart de l’instabilité de striction . . . . . . . . . . . 4459.4 La température de transition fragile-ductile . . . . . . . . . . . 4469.4.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4469.4.2 Détermination expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . 4479.4.3 Un peu d’histoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4509.5 Théorie de la rupture fragile « idéale » . . . . . . . . . . . . . . 4509.5.1 Contrainte de clivage théorique . . . . . . . . . . . . . 4509.5.2 Rupture par propagation de fissure : critère de Griffith 4529.5.3 Vitesse de propagation d’une fissure . . . . . . . . . . 4579.6 Vérification expérimentale de la théorie de Griffith . . . . . . . 4629.6.1 Le cas d’école du verre de vitre . . . . . . . . . . . . . . 4629.6.2 Cas du zinc polycristallin . . . . . . . . . . . . . . . . . 4639.6.3 Cas de l’acier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4669.7 Rupture fragile en présence de plasticité . . . . . . . . . . . . . 4669.7.1 Zone plastique et champ de contrainte . . . . . . . . . . 4669.7.2 Généralisation du critère de Griffith . . . . . . . . . . . 4689.7.3 Intégrale J . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4689.7.4 Diagramme d’Ashby pour la ténacité et la limite d’élasticité . .. . . 4719.8 Fracture ductile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4719.9 Approche statistique de la rupture : effets de taille . . . . . . . 475A Théorème de « dérivation sous le signe somme » 479B Discontinuités tangentielles et ondes de choc (fluides parfaits) 481B.1 Conditions aux limites sur une surface de discontinuité . . . . . 481B.1.1 Conservation de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . 482B.1.2 Conservation de la masse . . . . . . . . . . . . . . . . . 482B.1.3 Conservation de la quantité de mouvement . . . . . . . 482B.2 Discontinuités tangentielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483B.2.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483B.2.2 Instabilité de Kelvin-Helmholtz (ou des discontinuités tangentielles) . .. . . . 483B.3 Ondes de choc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484B.3.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484B.3.2 Adiabatique de choc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485B.3.3 Adiabatiques de choc dans un gaz parfait à chaleurs spécifiques constantes . .. 486B.3.4 Ondes de choc en pratique . . . . . . . . . . . . . . . . 489C Équations de l’hydrodynamique pour un fluide incompressible 491C.1 Coordonnées cylindriques (r, ✓, z) . . . . . . . . . . . . . . . . . 491C.2 Coordonnées sphériques (r, ✓, ') . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492D Équations de l’élasticité en coordonnées cylindriques et sphériques 495D.1 Coordonnées cylindriques (r, ✓, z) . . . . . . . . . . . . . . . . . 495D.2 Coordonnées sphériques (r, ✓, ') . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496E Démonstration de la formule de Peach et Koehler 499F Rappel de cristallographie : indice de Miller 503F.1 Cristaux cubiques (c.c. et c.f.c.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503F.2 Cristaux hexagonaux (h.c.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506F.3 Autres structures cristallines simples . . . . . . . . . . . . . . . 508G Interaction entre une dislocation et un atome d’impureté 509G.1 Effet de taille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509G.2 Effet de module élastique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513G.3 Comparaison entre les différents effets . . . . . . . . . . . . . . 514H Loi de Schmid et facteur de Taylor 515H.1 Loi de Schmid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515H.2 Facteur de Taylor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517Bibliographie 519Notations 551Index 557
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Affiche du document Les embarrassantes réalités sur les peuples autochtones du Canada que nous refusons de voir

Les embarrassantes réalités sur les peuples autochtones du Canada que nous refusons de voir

Réjean Côté

4h36min45

  • Sciences humaines et sociales
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369 pages. Temps de lecture estimé 4h37min.
UNE AFFAIRE BUREAUCRATIQUE ? Comment les gouvernements fédéral et provinciaux ont-ils réussi à faire croire aux Canadiens-anglais et aux Québécois que les droits des peuples autochtones peuvent être traités comme n’importe quelle « affaire bureaucratique » ?  PROTÉGER OU MARCHANDER. Devant les partenariats lucratifs qui leur sont proposés pour réaliser la transition énergétique, les Autochtones sont divisés entre « protéger » la Terre-Mère ou « marchander » les territoires ancestraux.  AIDER LES ANCÊTRES. Comment, actuellement, les Autochtones peuvent-ils « aider » leurs ancêtres à exercer efficacement leur influence auprès des communautés autochtones ? Comment rendre efficace le continuum ancestral ?  LA CONSTITUTION D’UN QUÉBEC DÉCOLONISÉ. Quels seraient les impacts d’un État des nations sur l’identité et le développement tant pour le peuple québécois que pour des peuples autochtones ?  LA COEXISTENCE ÉGALITAIRE. En sondant les opinions qui soufflent le chaud et le froid relativement aux réalités des peuples autochtones, en examinant les tenants et les aboutissants d’une réconciliation « réussie » avec les Premières Nations, est-il possible d’« aboutir » à la coexistence égalitaire entre le peuple canadien-anglais, le peuple québécois et les peuples autochtones ?
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Affiche du document Les enfants de l'or : entre la pépite et le brevet des collèges

Les enfants de l'or : entre la pépite et le brevet des collèges

Alexandra Vié

1h44min15

  • Sciences humaines et sociales
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  • Livre epub
  • Livre lcp
139 pages. Temps de lecture estimé 1h44min.
Plus grande commune de France et implantée dans la forêt amazonienne, Maripasoula est frontalière du Suriname et du Brésil. Découverte, puis administrée pour ses richesses aurifères, la commune abrite encore aujourd’hui une activité d’orpaillage dense. Si les premiers orpailleurs du début du XXe siècle étaient des hommes seuls venus des Antilles, aujourd’hui, ce sont des familles avec femmes et enfants, qui arrivent et s’installent dans le territoire-frontière de Maripasoula. Pour certaines familles, la perspective de la réussite se situe dans la découverte d’une pépite qui changera le cours de leur vie, pour d’autres, l’école française de Maripasoula apparaît comme une possible intégration à la société. Toutefois, l’or des travailleurs et des travailleuses de Guyane reste une chimère qui maintient souvent les familles les plus précaires dans une dette permanente : celle qui les oblige à retourner « en forêt » quand les gains sont épuisés, celle qui les maintient dans l’attente. Comment les familles migrantes de l’or allient-elles la scolarisation de leurs enfants et leur activité d’orpaillage illégal ? Est-ce tout simplement possible ? Quelle place prend le territoire-frontière autour de Maripasoula dans les stratégies et les expériences scolaires vécues par les enfants et les jeunes migrants de l’or ?
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Affiche du document Les lacunes du traitement de la « crise-guerre » russo-ukrainienne  par les mass médias français

Les lacunes du traitement de la « crise-guerre » russo-ukrainienne par les mass médias français

François Grumel Jacquignon

58min30

  • Sciences humaines et sociales
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  • Livre epub
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78 pages. Temps de lecture estimé 58min.
Troisième travail consacré par l’auteur à l’Ukraine, ce livre traite de thèmes quasiment inconnus de la géopolitique historique de ce pays, ayant ou susceptibles d’avoir des conséquences quand, tôt ou tard, des négociations de paix s’engageront entre Kyïv et Moscou. Il s’agit en fait d’« élargir le débat » sur les plans historique, politique et des relations internationales. Y sont successivement abordées les permanences géo-historiques du pays, dont sa diversité régionale. Parmi elles, une place significative est accordée à la sinistre tradition d’asservissement des paysans de la steppe par tous les pouvoirs externes l’ayant dominé du fait de sa richesse, et à laquelle « répond » celle d’une mentalité libertaire et rebelle spécifique. Les néfastes interférences françaises à certains moments historiques clés, qui ont des répercussions indirectes et totalement inconnues dans la crise actuelle, sont également traitées. Enfin, il est procédé à une tentative de typologie de la problématique russo-ukrainienne à partir d’une comparaison avec deux autres exemples européens.    À un moment où la société médiatique française, à de très rares exceptions près, est sur la voie d’une soumission, honteuse et inquiétante, à des lobbys hyperpuissants et des intérêts privés, cette approche ne va pas sans une inévitable et fondée critique de celles de nos chaînes de télévision qui, tout en nous abreuvant quotidiennement et jusqu’à saturation de faits en rapport avec l’évolution de la guerre russo-ukrainienne, ne savent somme toute quasiment rien de ce qui est ici abordé.
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