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Le laboratoire > Organisation > Equipe Tribologie Physico-Chimie et Dynamique des Interfaces (TPCDI) > Groupe TFM : Tribologie et Fatigue des Matériaux

Groupe TFM : Tribologie et Fatigue des Matériaux

par BEC Sandrine - 24 avril

Responsables : B. Berthel (MDC-ECL) - V. Fridrici (MDC-ECL)

Membres : S. Fouvry (DR-CNRS), P. Kapsa (DR-CNRS), G. Guillonneau (MDC-ECL), M. Salvia (MDC-ECL), J.C. Abry (IE-CI), G. Bouvard (IE-CI), O. Graton (IE-ECL), T. Malhomme (IE-ECL), J. M. Vernet (Th-ECL)

Mots clefs
 : endommagement des contacts frottants, fretting-usure, fretting-contact- fretting-connectique, fretting-fatigue, fatigue des matériaux, durabilité des multi-matériaux, assemblages, choix des matériaux, choix des surfaces, applications tribologiques, biotribologie

Les activités de recherche du groupe TFM concernent l’étude de différents types de matériaux (métaux, composites, polymères, gels…) et de solutions palliatives (revêtements, traitements de surfaces, texturation des surfaces, contraintes résiduelles…), sous sollicitations tribologiques et mécaniques, dans le but -entre autre- d’établir des critères de durée de vie. Pour ce faire, nous mettons en place une approche expérimentale (avec le développement de bancs d’essais originaux, observations et analyses des endommagements…) et un couplage entre expérimentation et modélisation, en fatigue et en tribologie.

Les compétences développées nous permettent d’établir de nombreuses collaborations industrielles (thèses CIFRE, projets FUI, contrats de recherche, prestations…) dans les domaines des transports, de l’énergie, des matériaux et du vivant.

Thématiques
 :

Analyse de l’endommagement des contacts frottants : expertise, tribométrie
L’analyse de l’endommagement tribologique et la mise en place de simulations expérimentales pour reproduire les endommagements observés sur des systèmes mécaniques permettent de comprendre et d’améliorer le comportement tribologique des contacts (frottement, usure). Nous développons des bancs d’essai sous diverses sollicitations (glissement alterné ou continu, roulement avec glissement, impact – glissement) dans diverses conditions (pression, vitesse, température…) afin de caractériser des matériaux et des surfaces au niveau qualitatif (modes d’usure) et quantitatif.

Fretting-usure, fretting-corrosion et fretting-connectique

Le groupe TFM développe une recherche expérimentale et une modélisation des phénomènes de fretting usure et fretting corrosion (usure induite par micros déplacements alternés). Une plateforme expérimentale, constituée de plus de 15 bancs hydrauliques et électromagnétiques permet d’étudier ces processus d’endommagement sur une très large gamme d’efforts normaux (Fn= 0.2N à 200000 N), pour des températures comprises entre -130°C et +800°C et différentes conditions environnementales (milieux aqueux, lubrifiants, gaz, etc ...). Ces recherches portent sur l’identification des cinétiques d’usure, l’optimisation et le choix de palliatifs et le recalage de simulations (code « Wear Box »). Outre les applications mécaniques (ex. contacts aube/disque, assemblages vissés, etc …), nous développons des recherches sur les problématiques de contacts électriques (connectiques DC et HF).

Fretting-fatigue et fatigue des matériaux

Le groupe TFM développe une recherche expérimentale et une modélisation des phénomènes de fretting Fatigue (fissuartion) et plus largement de Fatigue des matériaux. 6 bancs de fretting fatigue hydrauliques (mono-vérin & multi-vérins) permettent d’étudier et de formaliser les processus d’amorçage et de propagation des fissures pour des chargements complexes (bancs triple vérin multiaxial, fretting torsion, chargements variables, etc…) pour des efforts compris entre 100 à 250 000 N, des températures allant jusqu’à 900°C et différentes conditions environnementales (atmosphères contrôlées, milieux aqueux corrosifs (CO2)). Cette recherche expérimentale est associée à différentes modélisation (code « crack box ») permettant de formaliser le risque d’amorçage des fissures (critères multiaxiaux & approches non locales) ainsi que la risque de propagation des fissures (simulation 2D et 3D en partenariat avec l’Ecole des Mines de Paris (code Z-Crack©)).

Durabilité des multi-matériaux et assemblages

Cet axe de recherche consiste à caractériser et modéliser l’endommagement sous sollicitation (monotone, fluage, fatigue, frottement,…) et environnements sévères (température, humidité,…) de multi-matériaux en s’intéressant plus particulièrement aux différentes échelles des interfaces (renfort/matrice, méta-composite, assemblage,…). Nous couplons les approches physico-chimique et mécanique au niveau local afin de prévoir le comportement en service et la durée de vie de ces matériaux structuraux.

Choix des matériaux et des surfaces pour applications tribologiques
Nous développons des méthodologies de choix de matériaux et de surfaces, basées sur des approches multi-critères et des bases de données de comportement tribologique, et adaptées aux sollicitations subies par les surfaces (glissement, fretting, impact, roulement…). Ces activités sont en lien fort avec les approches expérimentales et numériques de la tribologie développées au sein du groupe.

Biotribologie
L’amélioration de la durabilité des implants passe par la compréhension des phénomènes d’endommagement et l’optimisation des matériaux et de leurs surfaces : à ce sujet, nous travaillons sur le contact tête / cupule de prothèses totales de hanches, ainsi que sur les endommagements des cols modulaires de ces prothèses. Par ailleurs, dans le cadre des relations avec Tohoku University (Japon), nous développons des activités concernant l’optimisation de différents matériaux en lien avec le vivant (cathéter, matériaux similaires à la mâchoire, …).


Partenaires

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