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Tribologie Physico-chimie et dynamique des interfaces Dynamique des systèmes complexes Mécaniques matériaux et procédés Géomatériaux et constructions durables

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Groupe SFV : Surface, Friction, Vibration

par BEC Sandrine - 24 avril

Responsables : Stéphane Benayoun (PR-ECL), Davy Dalms (CR-CNRS/HDR)

Membres : Juliette Cayer-Barrioz (DR-CNRS), Elise Degrandi-Contraires (MCF-ECL), Alain Le Bot (DR-CNRS), Denis Mazuyer (PR-ECL), Nazario Morgado (IR-CNRS), Joel Perret-Liaudet (MCF-ECL/HDR), Emmanuel Rigaud (MCF-ECL/HDR), Julien Scheibert (CR-CNRS/HDR), Guy Stremsdoerfer (PR-ECL), Stéphane Valette (MCF-ECL/HDR)

La complexité des interfaces naît de l’hétérogénéité des surfaces, subie ou choisie. Si les phénomènes macroscopiques induits, friction, lubrification, vibration et bruit peuvent paraître stables, ils relèvent souvent du comportement collectif d’événements microscopiques locaux, brefs et nombreux, aléatoires ou organisés, transitoires ou stationnaires. Nous aborderons, par des théories statistiques, la compréhension et la maîtrise des phénomènes tribologiques. Notre démarche s’appuie sur la fonctionnalisation des surfaces, l’observation in situ des contacts à l’échelle microscopique, associée aux mesures simultanées des efforts de contact, la simulation numérique des phénomènes mécaniques et la modélisation des populations statistiques d’événements.

Thématiques
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Fonctionnalisation de surfaces
A partir d’une approche de type « top-down » ou biomimétique et « surface-by-design », nous cherchons à définir et élaborer des surfaces architecturées. Nous étudions les interactions fortes entre surfaces – procédés – propriétés tribologiques pour lesquelles le couplage topographie multi-échelles et physico-chimie est fondamental. Cette démarche est appliquée aux dépôts par voie chimique, aux procédés d’injection plastique et aux procédés de texturation par laser femto-seconde, afin de fonctionnaliser les surfaces. Les applications visées sont la mouillabilité statique et dynamique ainsi que la maîtrise du frottement et de l’adhésion.

Dynamique des interfaces lubrifiés
L’objectif principal de cette action de recherche est de comprendre la dynamique de la friction lubrifiée, notamment la réponse transitoire à une sollicitation variable au cours du temps. Nous étudions les propriétés des surfaces, i.e. topographie multiéchelles (élaboration) et physico-chimie (adsorption moléculaire in situ), et ce du régime de lubrification limite au régime élastohydrodynamique. À titre d’exemple, au sein du projet FUI GMPDLC2, nous appliquons cette démarche pour proposer des solutions technologiques de réduction des dissipations par friction dans les groupes moto-propulseurs.

Interfaces multi-contacts
Nous cherchons à identifier la dynamique spatio-temporelle stochastique d’un grand nombre de micro-contacts au sein des interfaces rugueuses en glissement, qu’elles soient sèches ou lubrifiées. Cette approche vise à comprendre les comportements macroscopiques clés (rupture, friction, dissipation, vibration) et leurs conséquences (usure, instabilité, bruit). Nous explorons différents types de déplacements (normaux, tangentiels et combinés) et de temps caractéristiques de la μs à la minute à l’échelle des micro-contacts. Le comportement des microcontacts est analysé en fonction des propriétés statistiques de la topographie (surfaces naturelles ou texturées).

Vibroacoustique statistique et contact
La vibration, en tant que phénomène induit par le frottement, est abordée à l’aune des dernières avancées en tribologie. Nous observons et analysons les sources vibratoires de divers bruits de frottement. Il s’agit des bruits d’instabilité (essuie-glace, courroie...), de rugosité, de chocs dans les engrenages, de mécanismes frottant (balai/collecteur), mais aussi de roulement (pneu/chaussée). Nous montrons comment des évènements microscopiques dans le contact induisent des dynamiques non-linéaires très variées. Dans une démarche d’ensemble de ces problèmes, la propagation et le rayonnement acoustique des ondes générées sont étudiés à l’aide de théories statistiques rendant compte de la complexité structurale des mécanismes ainsi que de la présence d’un très grand nombre de modes propres (statistical energy analysis).


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