Multi-fissuration et minimisation d’énergie à la Griffith. Application au séchage de suspensions colloïdales.

Les colonnes basaltiques, les septarias, les réseaux de fissures dans les boues, les peintures, les céramiques constituent des motifs de rupture complexes résultant de l’initiation puis de l’auto-organisation de nombreuses fissures. Est-il possible de prédire leur forme? La mécanique de la rupture fragile classique basée sur l’utilisation des facteurs d’intensité des contraintes, n’est en général pas en mesure de le faire. Mais l’approche variationnelle de la rupture proposée par Francfort et Marigo (1998) semble être une alternative rigoureuse pour relever ce challenge. Etant une extension du postulat énergétique de Griffith, cette approche est basée sur le principe que l’évolution quasi-statique d’une fissure est obtenue en minimisant la
somme de l’énergie élastique de déformation et de l’énergie de rupture. Nous l’appliquons a des expériences de séchage directionnel d’une suspension colloïdale dans un tube capillaire. Nous constatons qu’elle est capable de prédire quantitativement, partant du matériau sain, les fissures en étoile qui y apparaissent. Ceci prouve que la mécanique linéaire de la rupture s’applique à ces systèmes non conventionnels. Ceci nous interpelle sur l’influence de la vitesse de séchage sur la nano-structure du matériau. Enfin, ceci démontre la capacité de l’approche à prédire des formes de fissures complexes. Nous l’appliquons de façon inverse afin d’obtenir à partir des formes, certaines informations sur l’origine de motifs naturels, colonnes basaltiques, septarias et fissures dans l’écorce des arbres.