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ROUX Jean-Noël

Jean-Noël ROUX

Ingénieur en Chef des Ponts et des Eaux et Forêts

Chercheur (HDR)

Téléphone +33(0)140435479

Jean-Noel.Roux[à]ifsttar.fr



Thèmes de recherche

Mes recherches actuelles portent sur la rhéologie et la micromécanique de matériaux constitués d’assemblages de particules en interaction, en particulier les assemblages granulaires en déformation quasi-statique ou en écoulement. Elles ont plus récemment abordées les suspensions concentrées ou pâtes, et concernent dans une moindre mesure les suspensions colloïdales. L’outil essentiel est la simulation numérique d’objets discrets avec différents types d’interactions, pour laquelle nous utilisons nos propres codes de calcul. Les méthodes mises en œuvre s’apparentent à la dynamique moléculaire, ou bien, dans les problèmes d’évolution quasi-statique, sont fondées sur la résolution de problèmes linéaires ou quasi-linéaires impliquant des matrices de raideur élastiques ou élastoplastiques, ou encore des matrices de résistance hydrodynamiques. L’objectif est la formulation de lois constitutives pour des systèmes modèles proches de matériaux d’intérêt pratique (en particulier en génie civil), au moins pour leurs comportements génériques, qui soient fondées sur la compréhension des mécanismes rhéophysiques. Plus précisément, mes travaux récents et mes projets de recherche à court terme portent sur les sujets suivants.

  • Matériaux granulaires en déformation quasi-statique : rôle de l’assemblage initial, résultant de différents procédés de mise en place ; diversité des structures d’assemblages possibles (densité, coordinence, texture) ; origines de la déformation (déformation des contacts ou réarrangements du réseau) ; élasticité ; approche de l’état critique ; réponse incrémentale, détection d’instabilités conduisant à la localisation de la déformation.
  • Matériaux granulaires en écoulement : formulation de lois de comportement pour les écoulements de cisaillement stationnaires, tests de leur applicabilité à di-érentes géométries ; lois d’interfaces.
  • Matériaux granulaires : influence de caractéristiques géométriques et micromécaniques : bilan des paramètres de contrôle régissant les propriétés mécaniques macroscopiques dans les essais homogènes ; rôle de la cohésion dans les contacts, due à des forces adhésives ou à des effets capillaires en présence de fluide interstitiel non saturant ; effets de la forme des grains, de la polydispersité.
  • Rupture des grains en compression et efficacité du broyage ; effets de vieillissement des contacts conduisant à la formation puis à la rupture d’agrégats solides sous cisaillement.
  • Suspensions concentrées (pâtes granulaires) : viscosité effective ou description par une loi de frottement effectif, contraintes normales ; rôle des contacts solides entre grains, lié à la mise en défaut de la lubri-cation hydrodynamique dans les interstices très minces.

Collaborations en cours

  • Au sein de l’équipe Rhéophysique, plus particulièrement avec François Chevoir
  • Avec l’équipe Multiéchelles du laboratoire Navier (Matthieu Vandamme, Luc Dormieux) et la société Lafarge, autour de thèses CIFRE sur la modélisation du broyage du clinker (thèse de Vivien Esnault) et celle du fluage des ciments (thèse de Qing Zhang).
  • Dans l’équipe géotechnique de Navier, avec Alain Corfdir pour les problèmes d’interfaces.
  • À l’IFSTTAR de Nantes : avec Yannick Descantes (caractérisation de grains anguleux par la compacité maximale du granulat et par le frottement interne) ; avec Nicolas Roquet (qui met en ÷uvre des calculs à l’échelle du continu intégrant des lois de comportament déterminés par les approches discrètes).
  • Au Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (université de Montpellier et CNRS), avec Farhang Radjaï, Jean-Yves Delenne, Emilien Azéma, Frédéric Dubois : échanges divers portant sur des questions méthodologiques en simulation. Je prévois de séjourner 3 mois au printemps prochain dans cette équipe.
  • Au Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (Ecole Centrale de Lyon), avec Francesco Froiio, sur la réponse incrémentale générale de matériaux modèles.
  • Avec Thiep Doanh du Laboratoire des Géomatériaux de l’ENTPE, sur le frottement saccadé mesuré sur certains matériaux granulaires modèles.
  • Participation à des GdR du CNRS. Actuellement : MeGe (mécanique géo-environnementale), MePhy (mécanique physique)

Activités d’enseignement et de formation

  • Enseignement de physique statistique à l’Ecole des Ponts.
  • Chargé du cours - Matériaux discontinus et granulaires - dans le master Mécanique des Sols, des Roches et des Ouvrages dans leur Environnement (Université Paris Est)
  • Au niveau doctoral, participation à di-érentes écoles internationales : celle du réseau ALERT (Grenoble,2011), sur les simulations aux éléments discrets, le Workshop on Deformation and Failure of Geomaterials organisé par le Politecnico de Bari et la région des Pouilles (Masseria Salamina, Brindisi, Italie, 2009), et, en septembre 2012 l’école du CISM (Udine), Multiscale mechanics of granular materials
  • Supervision de doctorants et de post-doctorants : 5 thésards en encadrement et une dizaine en coencadrement depuis 1990 ; 4 postdocs.

Publications

Publications dans les revues à comité de lecture : une sélection d’articles parus depuis 2000.

  • J.-N. Roux,Geometric origin of mechanical properties of granular materials, Physical Review E61, 6802-6836 (2000)
  • G. Combe & J.-N. Roux, Strain versus stress in a model granular material :a devil’s staircase, Physical Review Letters 85, 3628-3631 (2000)
  • J.-N. Roux, D. Broseta & B. Demé, SANS Study of Asphaltene Aggregation : Concentration and Solvent Quality Effects, Langmuir 17, 5085-5092 (2001)
  • J.-N. Roux & G. Combe, Quasistatic rheology and the origins of strain, Comptes-Rendus Physique 3, 131-140, (2002, contribution invitée à un dossier - Physique de la matière en grains)
  • J.-N. Roux &F. Chevoir, Simulation numérique discrète et comportement mécanique des matériaux granulaires, Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 254, 109-138 (2005)
  • E. Somfai, J.-N. Roux, J. H. Snoeijer, M. van Hecke and Wim van Saarloos Wave propagation in confined granular systems, Physical Review E 72, 021301 (2005)
  • F. da Cruz, S. Emam, M. Prochnow, J.-N . Roux and F. Chevoir, Rheophysics of dense granular materials : discrete simulation of plane shear flows, Physical Review E 72, 021309 (2005)
  • P. G. Rognon, J.-N. Roux, D. E. Wolf, M. Naaïm and F. Chevoir, Rheophysics of cohesive granular materials, Europhysics Letters, 74 644-650 (2006)
  • F. A. Gilabert, J.-N. Roux, and A. Castellanos, Computer simulation of model cohesive powders : influence of assembling procedure and contact laws on low consolidation states, Physical Review E 75, 011303 (2007
  • P. G. Rognon, J.-N. Roux, M. Naaïm, and F. Chevoir, Dense flows of bidisperse assemblies of disks down an inclined plane ; Physics of Fluids 19, 058101 (2007)
  • J.-N. Roux, F. Chevoir et F. Toussaint, États de compacité maximale pour les mélanges binaires de grains sphériques : étude par simulation numérique, Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 268-269, 141-152 (2007)
  • P. Rognon, J.-N. Roux, M. Naaïm et F. Chevoir. Ecoulements granulaires bidisperses sur plan incliné, Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 268-269, 129-140 (2007)
  • I. Agnolin, J.-N. Roux. Internal states of model isotropic granular packings. I. Assembling process, geometry and contact network. Physical Review E 76, 061302 (2007)
  • I. Agnolin, J.-N. Roux, Internal states of model isotropic granular packings. II. Compression and pressure cycles. Physical Review E, 76, 061303 (2007)
  • I. Agnolin, J.-N. Roux, Internal states of model isotropic granular packings. III. Elastic properties. Physical Review E 76, 061304 (2007)
  • P. G. Rognon, J.-N. Roux, M. Naaïm, and F. Chevoir Dense flows of cohesive granular materials. Journal of Fluid Mechanics, 596, pp. 21-47 (2008)
  • I. Agnolin and J.-N. Roux, On the elastic moduli of three-dimensional assemblies of spheres : characterization and modeling of fluctuations in the particle displacement and rotations, International Journal of Solids and Structures 45, pp. 1101-1123 (2008)
  • P.-E. Peyneau, J.-N. Roux, Frictionless bead packs have macroscopic friction, but no dilatancy, Physical Review E 78, 011307 (2008)
  • F. Gilabert, J.-N. Roux, A. Castellanos, Computer simulation of model cohesive powders : Plastic consolidation, structural changes, and elasticity under isotropic loads, Physical Review E 78, 031305 (2008)
  • P.-E. Peyneau, J.-N. Roux, Solidlike behavior and anisotropy in rigid frictionless bead assemblies, Physical Review E 78, 041307 (2008)
  • P.-E. Peyneau, J.-N. Roux, Comportement d’un assemblage de billes non frottantes dans la limite géométrique, Rhéologie, 14, 18-26 (2008)
  • F. Chevoir, J.-N. Roux, F. da Cruz, P. G. Rognon, G. Koval Jr., Friction law in dense granular flows, Powder Technology 190, pp. 264-268 (2009)
  • G. Koval, J.-N. Roux, A. Corfdir, F. Chevoir, Annular shear of cohesionless granular materials : From the inertial to quasistatic regime, Physical Review E 79, 021306 (2009)
  • A Lemaître, J.-N. Roux, F. Chevoir, What do dry granular -ows tell us about dense suspension rheology ?, Rheologica Acta 48, 925-942, 2009
  • P. Moucheront, F. Bertrand, G. Koval, L. Tocquer, S. Rodts, J.-N. Roux, A. Corfdir, F. Chevoir, MRI investigation of granular interface rheology using a new cylinder shear apparatus, Magnetic Resonance Imaging, 28, 910-918, 2010
  • G. Koval, F. Chevoir, J.-N. Roux, J. Sulem and A. Corfdir, Interface roughness effect on slow cyclic annular shear of granular materials, Granular Matter, 13, 525-540, 2011


Rapport de recherches

  • Ouvrage collectif, coordonné par B. Cazacliu et J.-N. Roux, Rhéologie des pâtes et des matériaux granulaires, Collection Études et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées, volume SI12, Presses du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, 2006.
  • S. Emam, J. Canou, A. Corfdir, J.-C. Dupla, J.-N. Roux, Élaboration et comportement mécanique de matériaux granulaires solides modèles : expériences et simulations numériques, in B. Cazacliu et J.-N. Roux, Rhéologie des pâtes et des matériaux granulaires, cité ci-dessus (2006), 105-145
  • F. Chevoir, E. Azanza, F. da Cruz, G. Koval, M. Prochnow, P. Rognon, Ph. Coussot, P. Moucheront, Écoulements granulaires : physique et applications, in B. Cazacliu, Rhéologie des pâtes et des matériaux granulaires, cité ci-dessus (2006),.9-34


Chapitres d’ouvrages

  • J.-N. Roux et G. Combe, Méthodes quasi-statiques, dans Modélisation numérique discrète des matériaux granulaires, ouvrage collectif coordonné par F. Radjaï et F. Dubois, Hermès (2010)
  • G. Combe et J.-N. Roux, Génération d’assemblages granulaires sous chargement statique, dans Modélisation numérique discrète des matériaux granulaires, ouvrage collectif coordoné par F. Radjaï et F. Dubois, Hermès (2010)
  • J.-N. Roux et F. Chevoir, Analyse dimensionnelle et paramètres de contrôle, dans Modélisation numérique discrète des matériaux granulaires, ouvrage collectif coordoné par F. Radjaï et F. Dubois, Hermès (2010)
  • J.-N. Roux and G. Combe, Quasistatic methods, in Discrete-element Modeling of Granular Materials, edited by F. Radjaï and F. Dubois,
  • G. Combe and J.-N. Roux, Construction of Granular Assemblies under Static Loading, in Discrete-element Modeling of Granular Materials, edited by F. Radjaï and F. Dubois, Wiley-ISTE (2011)
  • J.-N. Roux and F. Chevoir, Dimensional Analysis and Control Parameters, in Discrete-element Modeling of Granular Materials, edited by F. Radjaï and F. Dubois,


Publications dans les Actes de conférences : une sélection.

  • J.-N. Roux, Elasticité non-linéaire d’un matériau granulaire modèle, in Physique et Mécanique des matériaux granulaires, Actes des Journées Scienti-ques du LCPC, septembre 2000 (Presses du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris
  • F. Chevoir & J.-N. Roux, Applications de la percolation aux milieux poreux : capillarité et transport, Actes des Journées Changement d’échelle du LCPC, Presses du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées,Paris, 200
  • F. Chevoir, M. Prochnow, P. Moucheront, F. da Cruz, F. Bertrand, J.-P. Guilbaud, P. Coussot & J.-N. Roux, Dense granular flows in a vertical chute, in Powders & Grains 2001, edited by Y. Kishino (Swets & Zeitlinger, Lisse, 2001)
  • A. Corfdir, P. Lerat & J.-N. Roux,Translation and rotation of grains within an interface between a granular medium and a structure, in Powders & Grains 2001, edited by Y. Kishino (Swets & Zeitlinger, Lisse, 2001)
  • G. Combe & J.-N. Roux, Discrete numerical simulation, quasistatic deformation and the origins of strain in granular materials, Actes du symposium Deformation Characteristics of Geomaterials, Lyon 2003, (Swets & Zeitlinger 2003), pp. 1071-1078
  • F. da Cruz, F. Chevoir, J.-N. Roux and I. Iordanoff, Macroscopic friction of dry granular materials, Actes du Symposium de Tribologie - Leeds-Lyon - (Lyon, 2-5 septembre 2003) edited by G. Dalmaz, A. A. Lubrecht, D. Dowson, & M. Priest M, Elsevier, Amsterdam, 2004.
  • F. da Cruz, M. Prochnow, E. Azanza, P. Rognon, A. Ragouillaux, L. Tocquer, P. Moucheront, J.-N. Roux, P. Coussot et F. Chevoir, Écoulements denses de grains secs sur plans inclinés. Actes des Journées des Sciences de l’Ingénieur du Réseau des LPC, édités par le LCPC (collection Actes des Journées Scientifiques du LCPC, 2003) pp. 541-546
  • J.-N. Roux La simulation numérique discrète dans l’étude des matériaux. , Actes des Journées des Sciences de l’Ingénieur du Réseau des LPC, édités par le LCPC (collection Actes des Journées Scientifiques du LCPC, 2003) pp. 525-534
  • X. Chateau, J.-N. Roux and Y. Xu, A micromechanical approach to the behavior of an unsaturated granular material, in Proceedings of the 17th ASCE Engineering Mechanics Conference (Newark, 2004), CD-ROM
  • I. Agnolin, J.-N. Roux, P. Maassad, X. Jia and P. Mills, Sound wave velocities in dry and lubricated granular packings : numerical simulations and experiments, in Powders & Grains 2005, edited by R. García Rojo, H. Herrmann and S. McNamara (Balkema, Leiden, 2005), pp. 313-317
  • S. Emam, J.-N. Roux, J. Canou, A. Corfdir and J.-C. Dupla,Granular packings assembled by rain deposition : an experimental and numerical study, in Powders & Grains 2005, edited by R. García Rojo, H. Herrmann and S. McNamara (Balkema, Leiden, 2005), pp. 49-52
  • J.-N. Roux,The nature of quasistatic deformation in granular materials, in Powders & Grains 2005, edited by R. García Rojo, H. Herrmann and S. McNamara (Balkema, Leiden, 2005), pp. 261-265
  • P.-E. Peyneau, J.-N. Roux Numerical Study of the Compaction of Granular Pastes, Actes de la Conférence Powders and Grains 2009, M. Nakagawa & S. Luding, editors, AIP Conference Proceedings, vol. 1145, pp. 461-464
  • F. Froiio (conférencier invité) & J.-N. Roux, Incremental Response of a Model Granular Material by Stress Probing with DEM Simulations, in Proceedings of the IUTAM-ISIMM Symposium on Mathematical Modeling and Physical Instances of Granular Flow (Reggio Calabria 2009), J. D. Goddard, J. T. Jenkins & P. Giovine, editors, AIP Conference Proceedings, vol. 1227, pp. 183-197
  • J.-N. Roux (conférencier invité) & G. Combe, How Granular Materials Deform in Quasistatic Conditions, in Proceedings of the IUTAM-ISIMM Symposium on Mathematical Modeling and Physical Instances of Granular Flow (Reggio Calabria 2009), J. D. Goddard, J. T. Jenkins & P. Giovine, editors, AIP Conference Proceedings, vol.1227, pp. 260-270
  • F. Chevoir, J.-N. Roux, E. Azéma, Y. Descantes, G. Koval, F. Lahmar, P.-E. Peyneau, P. Rognon et N. Roquet, Rhéologie des matériaux granulaires, in Actes de la conférence Matériaux 2010 (Nantes, 2010)
  • F. Lahmar, P.-E. Peyneau, F. Chevoir, J.-N. Roux, Simulations numériques du comportement de pâtes granulaires concentrées, Actes du 20ème Congrès Français de Mécanique, Besançon, août-septembre 2011