Comprendre la rhéologie , livre ebook

EDP Sciences - Philippe Coussot Et Jean-Louis Grossiord

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223 pages

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Extrait

Description

Un panorama des concepts essentiels en rhéologie à travers ses applications à des domaines aussi divers que la biologie, le génie civil, l'industrie des matières plastiques, de l'agroalimentaire ou des cosmétiques.

Sujets

Techniques

Automatisation et Contrôle

Matériaux

Materials Science

Sciences et techniques

Technology

Engineering

Matériau

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Publié par	EDP Sciences
Date de parution	01 janvier 2002
Nombre de lectures	4
EAN13	9782759802500
Langue	Français
Poids de l'ouvrage	13 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,4900€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

Comprendre la rhéologie :
de la circulation du sang
à la prise du béton
Coordinateurs
Philippe Coussot
Jean - Lou is Grossi ord
7, avenue du Hoggar
Parc d’Activité de Courtabœuf, BP 11 2
9 1944 Les Ulis Cedex A, France ISBN 2-86883-546-5
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous
pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part,
que les N copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées
à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but
<< toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement d’exemple et d’illustration,
de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite >> (alinéa le‘ de l’article 40). Cette
représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon
sanctionnée plar les articles 425 et suivants du code pénal.
O EDP Sciences 2001 Préface
Si la définition de la rhéologie est très simple : science de la matière en
écoulement, son contenu mérite quelques explications. En effet, la rhéologie
recouvre des activités scientifiques majeures et se trouve associée à des
technologies irremplaçables. Mais elle n’est pas assez enseignée ni prise en compte
à cejour en France, où elle reste encore mystérieuse pour beaucoup, même pour
certains scientifiques.
(GFR), association sans but lucratif à Le Groupe Français de Rhéologie
vocation purement scientifique, régie par la loi de 1901, et la Société EDP Sciences
se sont donné pour objectif de publier une série de documents en français dédiés
à la rhéologie. Ce premier ouvrage contient essentiellement les textes rédigés par
un groupe d’amis réunis à cette occasion sous la conduite de leurs céleustes Ph.
Coussot et J.-L. Grossiord. Chacun vient parler d’un sujet qu’il affectionne, sans
souci d’exhaustivité. À l’heure où le livre, selon Bernard Pivot, ne fait plus même
un dixième de l’audience TV des spectacles humains organisés sur M6, le GFR fait
dans le très sérieux du point de vue médiatique. I1 vise pour l’heure un public qui
apprécie encore l’effort de la lecture. Mais d’autres opportunités pourront être
saisies pour produire des images, d’autant plus que le sujet s’y prête bien.
Finalement le présent ouvrage s’adresse aux étudiants scientifiques des Universités
et des Écoles, aux industriels, et à la société en général. Je pense en effet que
l’intérêt des exposés et le talent des différents auteurs faciliteront une meilleure
perception de la rhéologie auprès du public le plus large, ainsi que l’appropriation
de son vocabulaire, deux points essentiels pour cette activité interdisciplinaire.
I1 est à mon sens crucial que les chercheurs et les enseignants soutiennent les
activités interdisciplinaires dans la mesure où les problèmes les plus pertinents et
les voies de leur résolution n’ont pas de raison d’appartenir à l’une des disciplines
décrétées par Auguste Comte, penseur, philosophe, mais farfelu extrême à ses
heures. I1 faut que les étudiants soient avertis que l’ouverture disciplinaire est une
voie essentielle de l’excellence et de la réussite professionnelle, et qu’ils puissent
faire d’autres choix que ceux des seules orientations étroites dans lesquelles trop
d’organismes et de responsables pourraient encore plus ou moins les maintenir,
compte tenu de leurs rattachements administratifs officiels.
Interdisciplinaire par essence même, la rhéologie fait appel à la chimie, à la
physique, à la mécanique, aux mathématiques et à la biologie, qui lui fournissent 4 Comprendre la rhéologie
des instruments de base, et se montre utile à chacune de ces disciplines. La façon
dont elle est née ne laisse aucune doute à ce sujet. C’est aux États-Unis qu’Eugène
Cook Bingham (1878-1945) a proposé en 1929 de créer le mot savant rhéologie,
composé de deux racines grecques PEW et hoyoo, en même temps qu’une revue
dédiée et un congres. L’émergence de la rhéologie était liée à l’épanouissement
de l’industrie des polymères, et à des coopérations avec le National Bureau of
Standards à Washington, ainsi qu’à l’iimerican Institute of Physics. Par la suite, c’est en
1940 que fut fondé le Club des Rhéologues Britanniques, par des scientifiques qui
réalisèrent la similitude entre les difficultés rencontrées par ceux d’entre eux qui
voulaient mesurer les propriétés d’écoulement des sécrétions cervicales de vaches,
et ceux qui étudiaient les encres d’imprimerie.
À l’issue de la Seconde Guerre mondiale, la rhéologie s’est développée
rapidement au niveau international. Depuis 1948 ont été mis en place à la fois un
grand Congrès international périodique et un Comité international de rhéologie
formel.
Le dernier en date de ces grands congrès a été organisé à Cambridge en
Angleterre en août 2000, avec 700 propositions d’articles et autant de participants.
Les sociétés de rhéologie de la planète qui totalisent actuellement environ
7 O00 membres actifs sont regroupées en trois zones géographiques distinctes :
Amériques, Europe. Pacifique.
L’idée européenne ayant conduit à l’organisation périodique de congrès
européens de rhéologie depuis 1982, la Société Européenne de Rhéologie a été
créée en 1996. Elle décerne en particulier le prix Weissenberg, d’après le nom du
savant illustre Karl Weissenberg (1893-1976), renommé dans le domaine des
mathématiques, ainsi que pour ses études théoriques et expérimentales sur les
rayons X en cristallographie et en médecine, et bien sûr pour ses travaux en
rhéologie. Son nom est associé en rhéologie :
1. à l’effet Weissenberg, par lequel de nombreuses substances telles les
préparations culinaires grimpent le long d’un axe en rotation malgré les
forces de pesanteur et les forces centrifuges,
2. au rhéogoniornètre Weissenberg, qui permet de mesurer les différentes com-
posantes des contraintes en écoulement de cisaillement,
3. à l’hypothèse de Weissenberg, selon laquelle l’une des différences de
contraintes normales s’annule en cisaillement simple stationnaire,
We, le nombre absolument capital de la 4. au nombre de Weissenberg
rhéologie, qui mesure le rapport de l’échelle de temps typique du matériau
à l’échelle de temps représentative de l’expérience que l’on fait avec ce
matériau.
Le nombre de Weissenberg vient compléter d’autres nombres sans dimension
célèbres (par exemple, les hydrodynamiciens ont le nombre de Reynolds et la
turbulence inertielle). Comme eux, il se décline de multiples façons dans les Préface 5
applications de l’ingénieur, ainsi bien sûr que dans les équations, ou au sujet des
instabilités.
Pour prendre pied dans les activités de la Société Européenne de Rhéologie, et
au-delà, il suffit de se connecter sur la toile. On trouvera alors toute une série de
sites interconnectés. Les références aux travaux et aux ouvrages publiés par les
rhéologues peuvent se trouver, elles aussi, avec les outils de la recherche
informatisée, mais on ne peut manquer de signaler qu’il existe trois revues
interiiationales de très haut niveau scientifique exclusivement dédiées à la
rhéologie : le Journal of Rheology, Rheologr’rn Acta, et le Journal of Non-Newtonian Fluid
Mechnn ics.
Comme le célèbre MonsieurJourdain de Molière découvrit qu’il avait dit de la
prose depuis plus de quarante ans sans le savoir, un grand nombre de personnes
avaient pratiqué la rhéologie bien avant que le nom ne soit inventé ou que des
organisations soient créées. Trois points de vue sont envisageables.
Les scientifiques qui apprécient les mathématiques aiment bien dire que les
premiers travaux en rhéologie sont ceux des savants des XVIIe et XIXe siècles qui
ont largement précédé son identification, tels Newton et Hooke qui sont
universellement célébrés pour leurs idées sur la viscosité et l’élasticité. Au
XIXe siècle, des Français, Cauchy, Fourier, Navier et Poisson, et un Britannique,
Stokes, ont apporté des contributions essentielles à la théorie du champ. Poiseuille
introduisit pour sa part un manomètre et publia ses travaux sur les écoulements
capillaires. À la fin du siècle, Couette poursuivit les études de Poiseuille sur les
capillaires et construisit la célèbre cellule de Couette. Mais de très nombreux
autres savants ontjoué un rôle majeur dans l’avancement de la connaissance des
problèmes d’écoulement, y compris complexes et non linéaires, dans le champ et
aux frontières, et ce dès le XIXe siècle. L’enseignement au XXe siècle a
rapidement privilégié et isolé les formes mathématiques linéaires les plus simples,
et évacué tout le reste, jusqu’à offrir parfois aux étudiants un déficit de sens
physique.
Le temps joue un très grand rôle en rhéologie, comme l’atteste le nombre de
Weissenberg. Or c’est aussi un thème éternel qui rend quelques dérives inévita-
bles. On rencontre ainsi dans certains travaux des références aux textes sacrés et à
des croyances variées bien étrangères à toute activité scientifique. Des détails
techniques comme la proximité du r et du t sur les claviers, ou l’intervention
intempestive de correcteurs typographiques qui veulent absoliimen t remplacer
rhéologie par théologie, ne font qu’accentuer le phénomène. Mais au-delà, toutes
les sciences n’ont-elles pas été dans leur histoire soumises à l’épreuve des compor-
tements humains : acharnements d’origine religieuse contre l’évolution des espè-
ces ou la rotation de la Terre, interprétations hasardeuses des paraboles ambiguës
énoncées par les philosophes anciens, voire autopersuasion des rayons N, de l’effet
Jacq, ou de la mémoire de l’eau. La rhéologie ne peut faire exception.
Le troisième point de vue que je propose est relatif à la connaissance de la
rnatikre, au développement des arts et des techniques qui, le pl~s souvent, sont 6 Comprendre la rhéologie
préalables aux développements scientifiques, et se son