Stabilité et dynamique des interactions élastocapillaires

• Main Author: Rivetti, Marco
• Language: FRE
• Published: Université Pierre et Marie Curie - Paris VI 2012
• Subjects: [PHYS:MECA:MEFL] Physics/Mechanics/Mechanics of the fluids; [SPI:MECA:MEFL] Engineering Sciences/Mechanics/Fluids mechanics; [PHYS:MECA:STRU] Physics/Mechanics/Mechanics of the structures; [SPI:MECA:STRU] Engineering Sciences/Mechanics/Mechanics of the structures; [PHYS:COND:CM_SCM] Physics/Condensed Matter/Soft Condensed Matter; Elasto-capillarité; Impact de goutte; Repliement; Bistabilité; Ménisque capillaire; Flambage
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00744272; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/74/42/72/PDF/these_Marco_Rivetti.pdf

Dans cette thèse nous nous intéressons à l'étude des interactions élasto-capillaires. Souvent négligeable à grande échelle, la tension de surface d'un liquide devient considérablement importante à petite échelle, et elle peut engendrer une déformation d'un solide suffisamment souple. Elle peut induire en particulier une flexion sur une structure élancée (tige, lamelle) ou très fine (plaque). Ce type d'interaction a souvent été traité de manière statique ou quasi-statique. Nous présentons ici l'une des premières études de dynamique élasto-capillaire, concernant le problème de repliement d'une membrane élastique induit par l'impact d'une goutte. Nous montrons que le repliement dynamique est possible, ce qui permet d'obtenir très rapidement une forme 3D stable. Nous montrons aussi que le rôle de la vitesse peut être exploité pour sélectionner la forme finale du système goutte-membrane. Après avoir défini une expérience-modèle 2D, nous présentons deux approches qui permettent de prédire avec précision le comportement du système expérimental. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons à l'interaction d'un ménisque liquide avec une lamelle élastique, problème où interagissent élasticité, capillarité et pression hydrostatique. Nous décrivons le comportement à l'équilibre du système et présentons une technique pour prédire l'apparition d'instabilité. Ce problème présente une forte analogie avec le flambage de poutre à la surface d'un liquide : nous montrons comment cette analogie peut être utilisée pour généraliser la solution analytique du problème de flambage, récemment découverte, vers une famille continue de solutions d'équilibre.