A depinning approach of amorphous plasticity and dewetting

par Botond Tyukodi

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Zoltan Néda et de Damien Vandembroucq.

Soutenue le 13-06-2016

à Paris 6 en cotutelle avec l'Universitatea Babeş-Bolyai (Cluj-Napoca, Roumanie) , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Physique et mécanique des milieux hétérogenes (laboratoire) .

Le jury était composé de Anaël Lemaitre, Jérôme Crassous, Daniel Vizman, Craig Maloney, Pascal Viot.

  • Titre traduit

    Etude de la plasticité des amorphes et du démouillage par une approche de dépiégeage


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous étudions deux systèmes désordonnés du point de vue du de la transition de dépiégeage (depinning). Dans les deux cas, la dynamique est régie par la compétition entre un paysage aléatoire qui tend à induire des fluctuations et des interactions élastiques qui tendent à les limiter. Dans la première partie, nous développons un modèle mésoscopique simplifié qui vise à rendre compte des propriétés génériques de la plasticité des matériaux amorphes. La déformation plastique des matériaux amorphes présente une phénoménologie qui rappelle les propriétés critiques observées au voisinage d'une transition de dépiégeage: émergence d'un seuil critique (ici la contrainte plastique), dynamique d'avalanches, etc. L'interaction élastique à l'oeuvre dans ce modèle de plasticité dérive directement de la solution élastique d'Eshelby associée à la présence d'une inclusion plastique dans une matrice élastique. Nous montrons que cette interaction anisotrope et à longue portée est caractérisée par la présence de modes mous. ces derniers ont un impact dramatique sur la localisation et les fluctuations de déformation plastique qui augmentent de manière diffusive. Cette phénoménologie n'est pas présente dans le dépiégeage tel qu'il est souvent traité, par exemple avec une approche champ moyen. Nous montrons que les bandes de cisaillement sont des modes mous de l'intéraction d'Eshelby et affectent aussi bien la localisation que les propriétés universelles. Par ailleurs, en testant deux cas extrèmes, nous avons trouvé que les détails du paysage désordonné n'ont pas d'impact particulier sur les propriétés universelles. En application de ce travail, nous montrons que le renforcement des matériaux amorphes par des inclusions dures est relié à la percolation des bandes de cisaillement entre les inclusions. Dans la deuxième partie, nous étudions la morphologie d'une ligne de démouillage en recul sur des surfaces inhomogènes. Contrairement aux modèles de dépiégeage standard, nous développons ici une méthode permettant de décrire le régime de grandes déformations de la ligne de contact et le déchirement de la couche. Nous montrons l'existence d'une concentration seuil des inhomogeneités. Au delà de cette concentration, la ligne s'arrête à une distance finie et autour de la concentration critique, présente des propriétés de type critique.


  • Résumé

    In the present thesis, two disordered systems are investigated from the depinning perspective. In both of them, the dynamics is governed by the competition between elastic interactions and a disordered landscape. In the first part, we use a simplified mesoscopic model to investigate the generic properties of amorphous plasticity. The yielding of amorphous materials shows universal properties similar to the depinning transition. As such, it is often described by mean field approaches. Here we show that the soft modes present in the interaction kernel (based on the Eshelby solution for a plastic inclusion in an elastic matrix) have a dramatic impact on localization and result in diffusively increasing plastic strain fluctuations. This additional phenomenology is absent in standard depinning and, despite its important consequences, is disregarded in mean field descriptions. We show that shear bands are soft modes of the Eshelby interaction kernel and, besides localization, they affect the universal properties as well. At the same time, we found by testing two extreme cases that the form of the disordered landscape has no considerable impact on the universal properties. As an application, we show that the reinforcement of amorphous materials by hard inclusions is related to the percolation of shear bands in between the inclusions. In the second part of the thesis, we study the morphology of a receding dewetting line on inhomogeneous surfaces. Unlike in standard depinning models, here we developed a method suitable to describe the large deformation regime of the contact line and tearing up of the layer. We show the existence of a threshold concentration of inhomogeneities. Above this concentration the line stops within at finite distance, and around the critical concentration it features critical-like properties.

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