Modélisation de l’endommagement et de la rupture de microcapsules en écoulement

Les capsules, composées d'une goutte entourée d'une fine membrane élastique, ont un fort potentiel d'applications pour contrôler le relargage d'une substance. Une limitation est qu'on ne dispose pas de modèle de la rupture des capsules en écoulement. Pendant la thèse, un modèle numérique d’interaction fluide-structure a été développé pour une capsule sous écoulement de Stokes, en tenant compte de I’endommagement de la membrane jusqu’à l'initiation d'une fissure. Il couple la méthode des intégrales de frontière, pour résoudre les écoulements des fluides, et la méthode des éléments finis, pour calculer la déformation de la membrane. Le cadre de la mécanique de l'endommagement continu a été retenu pour modéliser la membrane. L'endommagement a été étudié pour une capsule sphérique dans un écoulement de cisaillement simple avec un modèle d'endommagement quasi-fragile de la membrane. L’influence de la force de l’écoulement et les conditions d'initiation de la rupture ont été étudiées, et les paramètres du modèle identifiés à partir de résultats expérimentaux. Un second modèle d'endommagement a été proposé pour décrire un autre mode de rupture observé expérimentalement dans cet écoulement. Dans une dernière partie, on a étendu le modèle afin de mieux décrire la phase ultime d'endommagement précédant l'apparition d'une fissure, lorsque l’endommagement se concentre dans des bandes de faible épaisseur (zones de localisation). On s'est placé pour cela dans le cadre de l'approche des discontinuités fortes, et on a considéré les zones de localisation comme des interfaces cohésives. Ces travaux sont une première étape décisive pour modéliser la rupture des capsules en écoulement.