Fragmentation: l'art de compter les morceaux !
Des chercheurs de l’EPFL réussissent à expliquer le phénomène physique de la fragmentation en obtenant des résultats convergés en trois dimensions.
Une assiette qui tombe ou de l’eau trop chaude dans un verre produisent généralement le même résultat, ça casse ! « Dès que vous avez deux morceaux on parle de fragmentation. Elle touche à la fois notre quotidien et la compréhension de la vie. Un astéroïde aurait décimé les dinosaures, la Terre continue à se fragmenter via les plaques tectoniques, les glaciers se fragmentent aussi. » Sarah Lévy vient de soutenir sa thèse sur ce phénomène en s’intéressant à la propagation des fissures. « En dynamique, vous avez deux grandes sortes de fragmentation, celle due à un impact, accident de voiture, chute dans les escaliers et bras cassé, et celle causée par une explosion, comme ce qui aurait pu arriver dernièrement à l’A380 de Quantas en raison de détachement de morceaux de réacteur. Je me suis intéressée à la deuxième. »
Comment les matériaux réagissent-ils au souffle d’une explosion et jusqu’à quel point sont-ils extensibles avant de casser ? Des questions cruciales lorsqu’il s’agit de construire une centrale nucléaire ou un pipeline. Pour cela, Sarah Lévy qui travaille depuis trois ans au Laboratoire de Simulation Mécanique des solides (LSMS), s’est octroyée le concours des ordinateurs les plus puissants de l’EPFL comme Blue Gene ou le cluster Pleiade. « Grâce à cette force de calcul on peut aller beaucoup plus loin que le modèle analytique de référence exprimé il y a 30 ans, qui prévoit que tous les morceaux sont de même taille, ce qui est faux. » De nombreux autres paramètres ont été ajoutés au modèle, interactions, défauts dans les microstructures et phénomène d’élasticité qui rendent les calculs d’autant plus complexes : « J’ai fais travailler un paquet d’ordinateurs avec mes calculs parallèles » avoue Sarah Lévy.
Mais il fallait en passer par là pour représenter très précisément les microfissures du matériau en 3D. Le Laboratoire est le premier à avoir des résultats convergés (i.e. indépendants de la précision de calcul) en trois dimensions. « Ce modèle numérique permet de visualiser les fragments, leur forme, leur taille, leur masse et de comprendre la physique qui se cache derrière » Là s’arrête le travail de la jeune chercheuse qui part oeuvrer à Paris chez EDF. Mais le LSMS poursuit ses investigations, la prochaine étape sera de calculer la vitesse à laquelle ces fameux débris sont éjectés lors d’une explosion. A suivre !