rapport d`activites du ltds 2005 - 2009

Transcription

RAPPORT D'ACTIVITES
DU LTDS
2005 - 2009
Campagne d'évaluation 2011 – 2014
Bilan scientifique
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Synthèse LTDS
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A. Synthèse de l'activité du laboratoire............................................................................ 4 A.1 La politique scientifique du LTDS et ses objectifs ....................................................................................5 A.1.1 Ressources financières et partenariats........................................................................................................ 6 A.1.2 Les évolutions en personnel .............................................................................................................................. 8 A.1.3 Le positionnement national et international du laboratoire............................................................ 9 A.2 La mise en œuvre de la politique du laboratoire ...................................................................................10 A.2.1 La structuration scientifique du LTDS.......................................................................................................10 A.2.2 Le développement de l’instrumentation....................................................................................................11 A.2.3 L’organigramme du laboratoire et les groupes de travail ...............................................................12 A.2.4 L’animation scientifique ...................................................................................................................................13 A.2.5 La communication...............................................................................................................................................14 A.3 La démarche qualité au LTDS ........................................................................................................................14 A.3.1 La mise en place de la démarche qualité au LTDS..............................................................................14 A.3.2 Mesures, analyse, amélioration.....................................................................................................................15 A.4 La relation enseignement/recherche .........................................................................................................15 A.4.1 La formation doctorale .....................................................................................................................................15 A.4.2 La formation initiale ..........................................................................................................................................16 A.4.3 La formation continue.......................................................................................................................................16 A.4.4 La formation des personnels ..........................................................................................................................16 A.5 Politique générale en matière d’hygiène et de sécurité ......................................................................17 B. Bilan scientifique détaillé de l'équipe "Dynamique, Fiabilité, Durabilité".................. 19 B.1 Introduction ..........................................................................................................................................................20 B.2 Dynamique des structures ..............................................................................................................................20 B.2.1 Dynamique nonlinéaire...................................................................................................................................20 B.2.2 Systèmes et contacts frottants.......................................................................................................................21 B.2.3 Contrôle actif .........................................................................................................................................................21 B.2.4 Surveillance vibratoire......................................................................................................................................21 B.3 Vibro‐acoustique .................................................................................................................................................22 B.3.1 Identification des sources ................................................................................................................................22 B.3.2 Modèles réduits en interaction fluidestructure....................................................................................22 B.3.3 Propagation d’ondes (milieux complexes) ...............................................................................................22 B.4 Durabilité et matériaux composites ............................................................................................................23 B.4.1 Matériaux composites (durabilité, fatigue, fluage) .............................................................................23 B.4.2 Matériaux composites respectueux de l’environnement ...................................................................23 B.4.3 Composites métal céramique (CMC) ........................................................................................................24 B.5 Endommagement par Fretting ......................................................................................................................24 B.5.1 Fretting fatigue.....................................................................................................................................................24 B.5.2 Frettingusure .......................................................................................................................................................24 B.5.3 Fretting connectique ..........................................................................................................................................25 B.5.4 Fretting Usure sous Chargements Extrêmes : Pression et Température ...................................25 B.6 Conception robuste, fiabilité et optimisation ..........................................................................................25 B.6.1 Synthèse mécanique et calcul robuste .......................................................................................................25 B.6.2 Fiabilité.....................................................................................................................................................................26 B.6.3 Optimisation non convexe ..............................................................................................................................26 C. Bilan scientifique détaillé de l'équipe "Mécaniquedes Milieux Hétérogènes – Géomatériauxet Procédésde Transformation".................................................................. 27 C.1 Introduction...........................................................................................................................................................28 C.2 Procédés de Fabrication ...................................................................................................................................29 C.2.1 Procédés de fabrication et Fonctionnalités des surfaces...................................................................29 C.2.2 Méthodes numériques pour problèmes multiphysiques en procédés de fabrication............29 Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Synthèse LTDS
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C.3 Mécanique Numérique des Surfaces et Interfaces.................................................................................30 C.4 Mécanique des Tissus Vivants : Application à la Peau Humaine .....................................................31 C.5 Photomécanique et Identification .................................................................................................................32 C.6 Mécanique des Solides et Géomatériaux ...................................................................................................32 C.6.1 Sols et transferts dans les sols ........................................................................................................................32 C.6.2 Homogénéisation des milieux à structure discrète ..............................................................................33 C.7 Conclusion ..............................................................................................................................................................34 D. Bilan scientifique détaillé de l'équipe "Tribologie, Physico‐Chimie et Dynamique des Interfaces" ........................................................................................................................ 35 D.1 Introduction ..........................................................................................................................................................36 D.2 Ingénierie des surfaces et tribologie...........................................................................................................36 D.3 Tribochimie pour la maîtrise de l’usure et du frottement .................................................................37 D.4 Tribologie des interfaces et des milieux hétérogènes .........................................................................38 D.5 Phénomènes transitoires en tribologie .....................................................................................................39 D.6 Apport de la tribologie au monde du vivant............................................................................................39 D.7 Sciences humaines et tribologie ...................................................................................................................40 D.8 Conclusion..............................................................................................................................................................40 E. Production scientifique de l'unité du 1er janvier 2005 au 30 juin 2009 ........................ 41 Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Synthèse LTDS
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A. Synthèse de l'activité du laboratoire Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Synthèse LTDS
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Ce document résume l'activité du laboratoire durant la période allant du 1er janvier 2005 au 30 juin 2009. Il se
décompose en quatre parties. La première concerne une synthèse de la politique scientifique du laboratoire, de
ses objectifs, de sa mise en œuvre. Sa déclinaison scientifique au sein de chacune des 3 équipes du laboratoire :
"Dynamique, Fiabilité, Durabilité" (DFD), "Mécanique des Milieux Hétérogènes – GéoMatériaux et Procédés de
Transformation" (MMH – GMPT) et "Tribologie, Physico-Chimie et Dynamique des Interfaces" (TPCDI),
constitue les 3 chapitres suivants.
A.1
La politique scientifique du LTDS et ses objectifs Le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, anciennement Unité de Recherche Associée au
CNRS (URA 855) créée en 1992, est devenu en janvier 1995 l’Unité Mixte de Recherche CNRS-MESR UMR
5513. Il dépend de la direction scientifique Sciences Pour l'Ingénieur (SPI) du Ministère de l'Education
Nationale et il est rattaché à l’institut IN ST2I (Sciences et Technologie de l’Information et de l’Ingénierie) du
CNRS. Depuis le 1er janvier 2007, il a vu son périmètre augmenté en accueillant une équipe de mécaniciens de
l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne (ENSMSE). Son établissement d'accueil principal est
l’Ecole Centrale de Lyon (ECL), ses établissements de rattachement secondaires sont l'Ecole Nationale
d'Ingénieurs de Saint Etienne (ENISE) et l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne. Le champ
disciplinaire du laboratoire couvre un spectre allant de la tribologie, à la dynamique des structures en passant par
la mécanique des solides hétérogènes et des procédés ainsi que le génie civil. L’objectif général de l’unité est
l’analyse de systèmes complexes (structures, matériaux, contacts ou procédés) via une expérimentation, des
modèles multi-physiques et des simulations numériques aux échelles pertinentes. In fine, il s’agit de les
optimiser pour prédire et contrôler leur durée de vie. Dans ce contexte scientifique, la politique du laboratoire
repose sur quatre principes fondateurs:
– faire avancer le front des connaissances et la compréhension des mécanismes fondamentaux ;
– promouvoir une recherche réellement pluridisciplinaire ;
– associer de manière équilibrée le développement d'une expérimentation de pointe à celui de modélisations
numériques et phénoménologiques avancées ;
– répondre aux problèmes technologiques et aux besoins sociétaux afin d'anticiper les évolutions et de soutenir
le développement du monde socio-économique. A ce titre, l’ancrage du LTDS sur trois écoles d’ingénieurs
lui donne un environnement propice à concrétiser sa stratégie de mener une recherche amont au service de
l’application.
Pour atteindre les objectifs qu'il s'est fixé au démarrage du quadriennal 2007 - 2010, le laboratoire a, depuis
le 1er janvier 2007 entamé une évolution centrée sur 5 points :
– une nouvelle structuration en trois équipes basées sur les disciplines visibles et historiques du laboratoire, à
savoir la tribologie, la mécanique des matériaux et des surfaces, et la dynamique des structures et des
systèmes ;
– une mutualisation, soit à l’échelle des équipes, soit à l’échelle du laboratoire des outils expérimentaux dans
un ensemble de plateformes visibles et structurées, à la fois sur le plan de l’enseignement et de la recherche ;
– le renforcement du caractère transversal des fonctions de support à la recherche et la création de groupes de
travail pour construire des actions collectives (communication, animation scientifique, production
scientifique) ;
– l’introduction d’une démarche qualité utilisée comme un outil d’aide à la décision de l’unité ;
– la structuration de la mécanique des matériaux autour du pôle stéphanois du laboratoire consolidé avec
l’intégration d’un groupe de 7 mécaniciens de l’ENSMSE (5 enseignants-chercheurs et 2 techniciens).
Ce changement répond avant tout à une logique scientifique basée sur le rapprochement des tribologues, des
dynamiciens et des spécialistes des matériaux pour orienter notre démarche dans trois directions :
– la première concerne l'analyse des phénomènes dynamiques dans leurs dimensions transitoires et inertielles
pour améliorer la compréhension des processus physiques de frottement et d'enlèvement de matière et les
contrôler ;
– la seconde permet l'intégration de lois rhéologiques et de la physique des interfaces dans le contrôle de la
stabilité d'un système et la prise en compte des sollicitations dynamiques imposées par la structure aux
contacts dans leur endommagement ;
– la troisième conforte le positionnement du LTDS sur la mécanique numérique et la mécanique des matériaux
par le développement d’outils numériques et expérimentaux originaux propres à ces disciplines et associés
aux axes de recherche menés depuis le début de la période quadriennale 2007 - 2010.
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On soulignera la très forte interactivité des thématiques associées à cette structuration, interactivité qui
continuera à être renforcée afin de mieux soutenir les thèmes de recherche que nous souhaitons développer dans
le futur. De plus, la constitution d'une équipe dont la thématique est essentiellement tournée vers la mécanique
des milieux hétérogènes et leur modélisation a fédéré un pôle mécanique stéphanois entre les équipes de l’Ecole
des Mines de Saint-Etienne et de l’ENISE réunies au sein du LTDS. En ce sens, le LTDS a joué un rôle
structurant qui a contribué à donner une identité et une visibilité à la mécanique stéphanoise comme en témoigne
le succès rencontré auprès des étudiants, du Master "ingénierie des matériaux et des procédés". Dans ce contexte,
la reconnaissance de l'équipe dans le domaine de la simulation numérique des effets induits par les procédés de
fabrication sur le comportement des composants mécaniques a été et reste un point d'ancrage fort. Cette
structuration a aussi permis de démarrer un travail de mise en cohérence des recherches menées en génie civil
(discipline très attractive à la fois pour les élèves-ingénieurs de l'ECL et de l'ENISE) et sur la mécanique des
géomatériaux qui devraient s’ouvrir plus largement dans le futur aux matériaux granulaires vers des applications
allant au-delà du génie civil. Enfin, l'association du groupe de l'ENSMSE a apporté un faisceau de compétences
nouvelles en mécanique expérimentale notamment sur l'identification et les mesures de champs grâce à
l'introduction de méthodes optiques qui a fait progresser nos axes scientifiques centrés sur la mécanique du
vivant et de l’élaboration des composites (projet ANR SHEARO3D, projet FUI LCM Smart).
Nos actions durant cette période quadriennale ont permis d'une part, de consolider les domaines d’excellence
dans lesquels le laboratoire jouit d’une forte renommée internationale, que sont la tribologie, la physico-chimie
des surfaces, la dynamique non-linéaire, la vibro-acoustique et la mécanique des matériaux et d'autre part, de
lancer des thèmes de recherche novateurs mais néanmoins arrivés à une certaine maturité, dans des domaines tels
que bio-tribologie, l’ingénierie des systèmes complexes.
Ainsi, dans un contexte de forte concurrence nationale et internationale, de nouvelles opérations scientifiques
ont été lancées parmi lesquelles on peut notamment citer : la mécanique et la tribologie du vivant, la dynamique
de la friction et la tribo-acoustique, les nanolubrifiants et la superlubricité, la fiabilité et la durabilité, les
matériaux sous chargements extrêmes, la modélisation et l'expérimentation en nano-mécanique, la conception
robuste, la durabilité des interfaces et leur conséquence sur la durée de vie des structures (notamment dans le cas
des matériaux composites). Tous ces axes scientifiques affichés dans nos perspectives du plan quadriennal 2007
– 2010 ont démarré via essentiellement des financements octroyés par l' ANR (voir tableau ci-dessous)
Axes
Tribochimie - Nanolubrifiants
Projets associés (2005 – 2009)
Projet Européen, Addnano – (2009), ANR Jeune Chercheur
Lowpollub (2008)
Dynamique de la friction
Projet ANR blanc DyVIn (2006)
Surfaces biologiques et mécanique du vivant
Projet ANR OPT HIP (2007), PEPS "Mécanique de la peau
reconstruite"
Procédés, usinage et modélisation numérique
Projets FUI FGVV, Aluroll
Identification et mesures de champs
Projet ANR Jeune chercheur Shearo3D (2009)
Diagnostic et surveillance dynamique
Projet ANR IRINA (2009)
Durabilité et fiabilité
Projet FUI LCM – SMART (2007)
Dynamique des machines tournantes
Projet FUI CALME (2008), Projet Européen FUTURE
(2008)
Chargements extrêmes
Projet FUI INNOLUB (2009)
Archéotribologie
Projet ANR Blanc Obsidienne Us (2008)
Tableau 1 : Axes de recherche donnés en perspective lors du dernier quadriennal et projets associés mis en
place entre 2006 et 2009 pour les réaliser.
A.1.1
Ressources financières et partenariats Nous poursuivons une politique active en matière de valorisation auprès du milieu industriel dont les
demandes soulèvent souvent des questions fondamentales. Nous parvenons à garder un équilibre nécessaire mais
néanmoins fragile entre recherches de base (apport de nouvelles connaissances et compréhension des
mécanismes fondamentaux) et actions finalisées. Ainsi le laboratoire réussit à mener une recherche partenariale
soutenue (370 contrats de recherche passés avec 126 entreprises différentes et 10 brevets déposés sur la période
2005 – 2009) tout en maintenant sa production scientifique à un niveau très élevé : entre 2005 et 2009, nous
avons publié 487 articles dans des revues à comité de lecture référencées au sens de l'AERES (soit 3,14/ETP
recherche/an, une moyenne plus de trois fois supérieure à la limite inférieure tolérée en ingénierie) et participé à
628 conférences (dont 367 internationales avec actes publiés).
Les indicateurs suivants montrent notre capacité à produire une activité significative sur les deux fronts :
– sur les 95 doctorants présents au laboratoire, 39 bénéficient d’une convention CIFRE, soit 40% de l’effectif ;
– le chiffre d’affaire moyen issu des partenariats directs avec les entreprises représente 2 M€/an en moyenne
sur les 4 dernières années ;
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– avec l’arrivée des appels d’offres de l’ANR et des pôles de compétitivité, le montant des ressources propres
du laboratoire est passé d’une moyenne annuelle de 2,5 M€ en 2005-2006 à une moyenne de 4 M€ en 20082009 et ceci sans impact sur notre volume contractuel ;
– nos contrats de recherche ont une durée moyenne de 9 mois et correspondent pour la plupart à des
collaborations de recherche exploitables en termes de publications.
Nos travaux trouvent leurs applications essentiellement dans le transport (aéronautique et automobile), les
produits à usage fonctionnel, la santé, la sûreté, les matériaux (voir figure 1). Cette diversité des secteurs
d’activité couverts par nos thématiques scientifiques est aussi une conséquence de la stratégie d’une recherche
toujours plus multidisciplinaire dans le but de fournir une réponse intégrée à des problèmes d’ingénierie
complexe.
Figure 1 : Répartition des montants de contrats de recherche du LTDS selon les secteurs d’activités.
Le LTDS a développé au cours de ces 4 dernières années des partenariats privilégiés avec TOTAL et
ASTRIUM, entreprises avec lesquels nous nous sommes engagés via un contrat cadre sur des recherches à
moyen terme sur des thématiques propres au laboratoire. Parallèlement, le LTDS a été identifié comme pôle
externe de recherche par SNECMA (groupe SAFRAN) sur les axes concernant d’une part la dynamique des
machines tournantes et d’autre part la durabilité des contacts en fretting-fatigue. Ce partenariat se poursuit et se
renforce dans le cadre du projet MAIA (SNECMA/CNRS). L’ensemble de ces accords qui se concrétisent par le
financement d'une dizaine de thèses et stages post-doctoraux est un indicateur de la reconnaissance de la qualité
de nos recherches et de l'intérêt qu'y porte une industrie de pointe. Enfin, l'activité de G. Stremsdoerfer (PU
ECL) sur l'ingénierie des surfaces a donné lieu à la création de la société JETMETAL, société spécialisée dans le
traitement des métaux et le développement de procédés de métallisation et de fonctionnalisation de surfaces.
Après une levée de fonds de 2,5 M€ en 2008 l'entreprise est devenue complètement indépendante et emploie
maintenant 15 personnes (voir article paru dans "Capital" – numéro du mois d'août 2009).
Figure 2 : Répartition des ressources financières consolidées du LTDS selon leur origine.
Plus globalement, le budget moyen sur 2007 et 2008 s’élève à 4,9 M€/an et à un montant consolidé de
10,5 M€/an, soit une augmentation de près de 25% par rapport aux années 2005 – 2006.Le principal
enseignement que l’on peut tirer de l’évolution de ces ressources (voir figure 2) est l’augmentation considérable
de l’apport budgétaire de l’ANR (20 projets en cours) qui est passé de 5 % en 2005 à près de 30% en 2008 en
incluant le ressourcement provenant de l’Institut Carnot et du nombre de projets financés via les pôles de
compétitivité (6 projets en cours). Cette croissance est associée à une stabilisation du montant de notre recherche
partenariale autour de 2 M€/an. La très faible part de projets financés par les collectivités territoriales et l'Europe
est attribuable respectivement au changement de la politique de la région Rhône-Alpes vis-à-vis de la recherche
et à la lourdeur administrative du montage et de l’exécution des projets ressentie par les chercheurs. En moyenne
sur 3 ans, ces ressources propres ont été dépensées selon le tableau suivant (tableau 2) :
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Année
2006
2007
Fonctionnement
39,3 %
36 %
Equipement
40,3 %
30,3 %
Personnel
20,6 %
33,7 %
Tableau 2 : Répartition des dépenses du LTDS sur ses ressources propres.
2008
34 %
38 %
28 %
Ce tableau montre une baisse régulière des dépenses de fonctionnement que nous souhaitons pouvoir poursuivre
dans le futur et confirme la part importante de nos ressources propres consacrée à l'embauche de personnel.
A.1.2
Les évolutions en personnel Au 30 Juin 2009, le laboratoire compte un effectif total de 220 personnes (hors stagiaires et masters) dont
24% de femmes. On ne compte aucune femme parmi les chercheurs/enseignants-chercheurs de rang A. L’âge
moyen du personnel permanent est de 45,7 ans et l’âge médian est de 45 ans (voir répartition par classe d’âge sur
la figure 3). Parmi les 60 chercheurs et enseignants-chercheurs de l'unité, 32 sont habilités à diriger des
recherches. Le tableau 3 détaille les différents statuts du personnel présent dans le laboratoire.
Statut
Professeurs
Maîtres de Conférences
Directeurs de recherche
Autres enseignants-chercheurs
Chargés de recherche
Ingénieurs
Techniciens
Administratifs
Post-docs
CDD de plus de 6 mois
Total
ECL
Total
15
35
4
4
2
2
1
5
5
5
5
9
2
16
5
5
1
2
13
3
1
2
6
7
1
3
3
14
1
2
1
8
12
53
24
24
23
125
Doctorants
95
Tableau 3 : Répartition des personnels du laboratoire selon leur statut et leur établissement d’appartenance.
9
21
ENISE
4
10
CNRS
Autres
2
4
Au cours de ces 4 dernières années, le personnel du laboratoire s’est donc accru de 17% avec 6 MCF et 1
ITA CNRS supplémentaires et surtout 37 personnes recrutées en CDD (doctorants, post-doctorants, personnels
techniques) sur des projets scientifiques ou pour des tâches de service commun. La croissance forte du personnel
temporaire est la conséquence naturelle de l’augmentation du nombre de projets gérés par le laboratoire (environ
200, chaque année), notamment avec l’ANR (20 projets en cours) et le FUI. Le LTDS compte désormais 55% de
son personnel rémunéré sur ressources propres, ceci en faisant abstraction des stagiaires et des étudiants en
master qui représentent en moyenne 40 personnes chaque année. Cette tendance lourde semble irréversible et
reflète bien la mutation du mode de financement de la recherche dans lequel le laboratoire est entré de plainpied. D'autre part, nous avons perdu deux postes de PU, le ratio PU/MCF passant de 0,71 à 0,43, soit une
diminution de 39 %. Globalement sur l’ensemble des personnels chercheurs et enseignants-chercheurs, le ratio
(rang A)/(rang B) a diminué de 0,67 à 0,47. Enfin, 25% du personnel en équivalent-temps plein de l’équipe de
gestion et d’administration (4,5 ETP au total) est rémunéré sur ses ressources propres.
Figure 3 : Répartition par classe d’âge du personnel permanent du LTDS.
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A.1.3
Le positionnement national et international du laboratoire Le laboratoire participe activement à un certain nombre de projets structurants à la fois au plan national et
régional (structures fédératives de recherche, clusters régionaux). Dans le domaine des Matériaux, nous avons
participé à la mise en place de la fédération de recherche CNRS, FR 2145, FEDERAMS "Matériaux de structure
et propriétés d'usage" dirigée par M. Suery. Cette fédération associe les laboratoires MATEIS et LaMCoS de
l'INSA de Lyon, les laboratoires SIMAP et 3SR de l'INPG ainsi que deux laboratoires de l'Ecole des Mines de
Saint Etienne (PECM et LPMG) autour de thèmes de recherche portant sur les matériaux de structure. Elle a
permis la réalisation de thèses en collaboration ainsi que l'élaboration de programmes de recherche communs.
Cette fédération pilote un GDR Européen dont la thématique est centrée sur les matériaux hétérogènes.
Au niveau régional, le LTDS constitue un des piliers de la structuration de l’ingénierie à Lyon et notamment de
l'Institut Carnot I@L (Ingénierie à Lyon) né en mars 2007 et il est très impliqué dans sa gouvernance puisque
J.-L. Loubet (DR CNRS) en est le directeur, depuis sa création. A titre indicatif, l’activité partenariale du LTDS
représente 30% de l’assiette de l’Institut Carnot I@L abondable par l’ANR, sur un ensemble de 11 laboratoires
couvrant l’ensemble des disciplines de l’ingénierie de l’Université, ce qui en fait le premier contributeur. Si le
laboratoire apporte beaucoup à cet Institut Carnot, il reçoit aussi en retour un ressourcement significatif. Ceci a
un effet très structurant au niveau du laboratoire en insufflant un élan nouveau à une politique d’investissement
concertée et en soutenant une recherche plus amont exécutée au sein des équipes de recherche via des projets
intra-laboratoire ou des projets inter-laboratoires (COSMIQ, Mecatronique@Lyon, RAMBAM, achat d’un
AFM, développement de dispositifs expérimentaux originaux).
Le laboratoire est un des partenaires fondateurs de la structure fédérative de recherche CLYM (Centre
LYonnais des Microscopies) née en 2007 et dont l’objectif est de créer une entité disposant d'outils d'analyse et
d'observation performants à une échelle faible dans le but d'améliorer la connaissance des relations
microstructures/propriétés d’usage pour la mise au point de nouveaux matériaux, l'analyse de procédés de
synthèse ou de mise en œuvre. Sont ainsi regroupées en un même lieu, plusieurs unités de microscopie
électronique, de tomographie X, d’analyse de surface type XPS, d’usinage ionique couplé à une imagerie
électronique, de diffraction X, notamment rasante, ... Dans ce contexte, l'UMR est particulièrement intéressée
par l'investissement en cours de montage dans deux équipements lourds mutualisés :
–
Un microscope électronique à transmission environnemental susceptible de suivre à l’échelle du nanomètre
les évolutions morphologiques et structurales dans un environnement thermique et gazeux donné ;
–
Un FIB (Focus Ion Beam) qui permet la gravure à l’échelle du nanomètre et donc la préparation d’objets
pour la microscopie à transmission en vue d’observations en coupe transverse depuis la surface d'un
échantillon.
L'accès aux équipements lourds par le biais du CLYM, nous a permis, par exemple, de mieux comprendre les
mécanismes de transformations et d'action des films tribochimiques et plus généralement les transformations
mécanique et/ou chimique de couche(s) protectrice(s) déposée(s) sur des surfaces. Cela s'est traduit, entre 2005
et 2009, par la publication de 20 articles dans des revues internationales à comité de lecture. Conscient de
l'intérêt de cette mutualisation, le laboratoire a consenti un effort important en détachant au sein de cette
structure un IE CNRS à 40%.
Les activités de recherche de l'UMR 5513 sont également associées à plusieurs pôles de compétitivité : pôle
piloté par l'industrie mécanique "VIAMECA", pôle "AXELERA" autour du thème "chimie – environnement",
les pôles "MOVEO", "ASTECH", "LUTB" pour les transports automobile et aéronautique. Enfin le laboratoire
est porteur de 3 programmes pluri-formations pour 2007 – 2010 :
–
PPF "CEGEO" en collaboration les laboratoires 3SR, LMGC et GeM, sous la responsabilité scientifique
d’A. Danescu (MCF ECL) ;
–
PPF "Couplages multi-physiques à hautes températures", impliquant outre le LTDS, les laboratoires
LaMCoS et MATEIS (INSA LYON), PECM et CIS (ENSMSE) ainsi que le DIPI (ENISE) sous la
responsabilité scientifique de J.-M. Bergheau (PU ENISE) ;
–
PPF "DYVA", en collaboration avec le LMFA (ECL), le LMSSC (CNAM), le DGCB (ENTPE) et le
LMARC de l'Institut FEMTO (Université de Franche-Comté) piloté par M. Ichchou (PU ECL).
Enfin nous faisons partie de la SFR "Calcul Hautes Performances" ce qui nous permet d'avoir accès à des
moyens de calcul mutualisés et de grande capacité dont nous ne disposons pas au laboratoire, pour la
modélisation des milieux granulaires et les calculs statistiques en vibro-acoustique. A. Le Bot (CR CNRS) est le
correspondant du LTDS au sein de cette SFR.
Au-delà de ces interactions régionales avec l'ensemble des laboratoires participant aux opérations
structurantes citées ci-dessus, nous avons des collaborations actives avec 32 laboratoires répartis dans 21
Universités ou établissements français. Nous avons notamment participé de 2005 à 2009 aux GDR "MEGE",
"MIDI", "Bruits et transports", "Etanchéité statique en milieux extrêmes" et "Dynamique interfaciale" dans le
cadre duquel le laboratoire a organisé un workshop international "Physics of Friction" en novembre 2006 (5
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jours – 55 participants). Dans le cadre de ces relations, nous avons notamment organisé le 8ème Colloque
National en Calcul des Structures en mai 2007 (5 jours - 330 participants) ainsi que le 6ème Colloque de la
Société Francophone d'Ingénierie et d'Imagerie Cutanée - Les états du visage à Lyon, en 2006 (2 jours – 120
participants).
Sur le plan international, le laboratoire, exploitant l’acquis de plus de 30 ans de collaborations avec le Japon,
est un élément moteur de la construction et de l’animation du LIA ELyTLab avec l’Université du Tohoku. Ph.
Kapsa (DR CNRS) en est le co-directeur et nous y portons l’axe "Tribologie". Au total, le laboratoire entretient
des relations suivies concrétisées soit par des thèses en co-tutelle, soit des échanges de personnels ou des
publications communes avec plus de 65 universités étrangères différentes. En dehors de l'université du Tohoku,
les principales relations académiques ont lieu avec l'Institut Bauman (Russie), l'ENI de Sfax et Monastir
(Tunisie), le CIDETEQ (Mexique), l'Université Pontificale du Chili (Chili), l'Université de Djakarta (Indonésie),
Chiba University, Kobe University (Japon), Shanghai Jiaotong (Chine), l'Institut Français d'Etudes Anatoliennes
(Turquie), le MIT, Ohio State University, Caltech, Texas University, l'Université de Floride, Georgia Tech
(USA), l'Université de Sherbrooke (Canada), l'Université de Rostock (Allemagne), l'Université d'Opole
(Pologne), l'Université de Modène et La Sapienza (Italie), l'Université de Halmstadt, KTH (Suède). En dehors ou
au sein de ces collaborations, nous avons organisé 16 colloques et conférences internationales à partir des
thématiques que nous portons (moyenne de 100 participants par manifestation).
On peut signaler que 9 membres du laboratoire appartiennent à 14 comités éditoriaux de revues
internationales dont notamment "Tribology − Materials, Surfaces & Interfaces", "Revue Européenne de
Mécanique Numérique", "Tribology International", "Tribotesting", "Engineering Transactions", "Tribology
Letters" et "Strain Journal". Enfin, le laboratoire a obtenu 5 prix de recherche au niveau international et 4 prix de
thèses nationaux. Beaucoup de nos membres sont impliqués dans des instances locales, nationales ou
internationales : comité national (section 9), CNU (section 60), CAP CNRS, conseils scientifiques d'entreprises
et de pôles de compétitivité (Pierre Fabre, ESI Group, Viaméca, Plastipolis), membres de sociétés savantes
(Présidence de l'European Society for Experimental Mechanics, Metrology and Surface Engineering Society),
experts (AERES, DGRI, Ministère des Affaires étrangères du Mexique, Research Grant Council China, CEE).
A.2
A.2.1
La mise en œuvre de la politique du laboratoire La structuration scientifique du LTDS Sur le plan scientifique, le laboratoire est organisé en 3 équipes, elles-mêmes divisées en groupes cellules de
vie, nécessaires à l'épanouissement des idées sources de toute activité de recherche innovante. Le contour des
équipes est défini par les principaux champs disciplinaires du LTDS qui sont la tribologie, la mécanique des
matériaux et la dynamique des structures.
L’équipe "Tribologie, Physico-Chimie et Dynamique des Interfaces" (Responsable, S. Bec – CR CNRS)
focalise ses thématiques de recherche sur la compréhension fondamentale des phénomènes de contacts, de
frottement, d'usure et de lubrification. La maîtrise des interfaces tribologiques est une réponse non seulement à
des enjeux technico-économiques (transports, production d'énergie, stockage de l'information,…) mais aussi aux
exigences de plus en plus fortes de la société en matière de protection de l'environnement, de santé ou encore
d'éducation. Un des points forts de la démarche suivie au sein de l'équipe réside dans le développement
d'approches multi-échelles au sens où si les objets en contact sont souvent macroscopiques, les mécanismes
impliqués mettent en jeu des interactions locales, dont l'échelle caractéristique est le nanomètre. Des
expérimentations originales (mesures de forces de surfaces, tribomètre UHV, tribomètres spécifiques,
nanosondes, contraintes résiduelles, traitements de surfaces, …) sont développées pour intégrer les différentes
échelles de longueur, pression, temps et température impliquées dans l'évolution d'un tribo-système. Elles sont
adossées à des modélisations variées : éléments finis, automates cellulaires, modélisations moléculaire et
statistique (écoulement hétérogène, interfaces multi-contacts, chimie,…) et modélisations mécaniques (rhéologie
et écoulement homogène des interfaces, …).
L’équipe "Mécanique des Milieux Hétérogènes, Géomatériaux et Procédés de Transformation"
(Responsable, H. Zahouani, PU ENISE) réunit un ensemble de compétences dans le domaine de la mécanique
des solides et de ses applications industrielles. Les objets d'études regroupent les structures et les milieux
fortement hétérogènes (milieux vivants, matériaux naturels ou fabriqués par l’homme), ainsi que les procédés
de fabrication. L’équipe développe et met en œuvre des modèles de comportement, des modèles numériques et
des outils expérimentaux pour apporter des éléments de réponse à des problèmes d’ingénierie complexes
(souvent multi-physiques) comme ceux rencontrés dans les matériaux naturels (géomatériaux), ainsi qu’en
mécanique des surfaces. Un des thèmes de recherche majeurs concerne les procédés de fabrication avancés. De
10/127
nombreux projets sont ainsi conduits sur les procédés d’usinage et de superfinition des surfaces tant du point de
vue numérique qu’expérimental. La modélisation du comportement des matériaux à structure discrète constitue
l’un des axes forts de l’équipe avec comme application essentielle la simulation des géomatériaux et des
ouvrages géotechniques sous sollicitations complexes. L'un des objectifs est la maîtrise de l’environnement
(stockage des déchets) et des risques naturels (érosion interne des digues ou barrages en terre, sollicitations
sismiques). Cette équipe fédère un pôle mécanique stéphanois avec l’association des mécaniciens de l’ENSMSE.
Elle amène au laboratoire un faisceau de compétences nouvelles en mécanique expérimentale, notamment sur
l'identification et les mesures de champs, qui renforce nos thématiques centrées autour de la bio-tribologie et la
mécanique du vivant.
L’équipe "Dynamique, Fiabilité, Durabilité" (Responsable, F. Thouverez – PU ECL) se fixe comme
objectif l’estimation et la prédiction du comportement global (dynamique et durabilité) des structures en
définissant les lois qui caractérisent leurs interactions grâce à un fort couplage entre analyse théorique et
développement expérimental. Ceci passe par la maîtrise des propriétés mécaniques et structurales des matériaux
qui les composent et de leurs lois d’endommagement (amorçage et propagation de fissures, usure des contacts).
Leur description physique et quantitative est déterminée à partir d’essais réalistes de l’éprouvette à la structure
qui intègrent à la fois les hétérogénéités du chargement et les conditions extrêmes (forts gradients thermiques,
chocs,…). La connaissance fine de la dynamique des structures est aussi un passage obligé qui constitue un des
domaines d’expertise de l’équipe. En effet, la présence de caractéristiques non-linéaires, comme les frottements
ou encore les jeux sont sources d’une grande complexité dynamique. Des outils spécifiques sont alors
nécessaires pour simuler des phénomènes aussi divers que la présence de bifurcations, de réponses quasipériodiques ou même chaotiques. La richesse spectrale est analysée au travers d’outils spécifiques notamment
pour le traitement des aspects moyennes et hautes fréquences. Si une maîtrise absolue de la prédictivité n’est pas
toujours possible alors une stratégie de contrôle peut être envisagée. Ainsi l’avènement de matériaux multifonctionnels ouvre de nouveaux champs d’application pour le domaine du contrôle actif que l’équipe est à même
de construire par ses compétences sur les matériaux et le contrôle de structure.
A.2.2
Le développement de l’instrumentation L'UMR 5513 adosse sa stratégie à un équipement exceptionnel constitué en grande partie de dispositifs
originaux intégralement développés en son sein. Ceci nous confère un potentiel d'expérimentation unique tant
dans le domaine de la tribologie et de la caractérisation multi-échelle des surfaces que dans celui de la simulation
du comportement vibratoire de structures mécaniques complexes: microscopes, simulateurs, tribomètres
originaux, techniques d'analyses des surfaces et des matériaux, banc d'essais vibratoires... Le regroupement de
moyens couvrant les disciplines de la mécanique et de la science des matériaux, allant de l’échelle moléculaire
jusqu’à la structure à l’échelle quasi-industrielle est sans équivalent au plan national et international à la fois
dans sa diversité thématique et d’échelles accessibles. En outre, le développement de l’instrumentation souvent
poussée à ses limites est un des piliers fondamentaux de la stratégie du laboratoire. Afin d’augmenter notre
visibilité et d’améliorer notre efficacité dans la gestion, la maintenance des équipements existants et la création
de nos outils futurs, le laboratoire s’est engagé dans une politique de regroupement de ses moyens
expérimentaux sous forme de plateformes de compétences, au nombre de 5 :
– plateforme "caractérisation des matériaux et des surfaces": elle est constituée de deux pôles, l’un centré sur
les propriétés mécanique et morphologique des surfaces, l’autre sur leur caractérisation physique
(essentiellement microstructurale) et chimique. Dans ces domaines, le laboratoire possède un important parc
expérimental et les compétences associées,comprenant les principales techniques instrumentales nécessaires
à l’étude des matériaux et de leurs transformations sous sollicitations tribologiques ou à l’issue de leur
fabrication, et ce sur des échelles spatiales allant du nm au millimètre : MEB, MET, XPS, AUGER,
spectroscopie infra-rouge, diffraction X, un AFM couplant modes électriques et mécaniques, des
nanoindenteurs adaptés aux mesures dynamiques et en température, des rhéomètres, des topographes
tridimensionnels optiques et tactiles ;
– plateforme "tribométrie avancée" : elle regroupe les activités de développement de simulateurs pour l’étude
des phénomènes de contacts entre solides, de lubrification, de frottement et d'usure. A l'heure actuelle, cette
plateforme permet des études avec des charges allant de 10-8 N à 104 N, en cinématique linéaire alternative
ou continue, pour des températures allant de -150 à 500°C. Sans être exhaustif, mais en restant sur les
dispositifs les plus originaux dont certains sont sans équivalent, on peut citer un tribomètre moléculaire, un
tribomètre en environnement contrôlé (UHV ou gaz choisi), un tribomètre dynamique avec mesures
simultanées des efforts et de la surface de contact. Les futurs développements permettront d'étendre les
gammes de sollicitations et de mieux maîtriser les conditions d'essai (gaz neutre, air sec, humide...) ;
– plateforme "dynamique des machines tournantes ": elle permet de mettre en œuvre des moyens et des
compétences pour l’investigation dans le domaine de la dynamique linéaire ou non-linéaire des rotors et des
roues aubagées. Les applications sont axées vers le domaine aéronautique. Elle comprend notamment deux
11/127
ensembles originaux complètement développés au LTDS : un banc dynamique d’ensemble bi-rotor
(identification des résonances aux passages des vitesses critiques, de l’effet de l'amortissement localisé
(palier squeeze-film) et des précessions en co ou contra-rotation, caractérisation des réponses aux surharmoniques, excitations dues aux roulements ...) et un banc dynamique des aubages sous vide
(caractérisation des résonances des aubages, des non-linéarités induites par le frottement, des réponses des
modes à diamètres, des effets centrifuges et gyroscopiques) ;
– plateforme "fretting-fatigue-durabilité" : elle regroupe l’ensemble des moyens expérimentaux pour prédire la
durée de vie des contacts ou des matériaux soumis à des sollicitations cycliques de faible amplitude,
d’origine mécanique ou tribologique. Elle est constituée de 3 pôles mécaniques. Le premier concerne le
fretting-usure, le fretting-impact, le fretting-fatigue et la fatigue multiaxiale et regroupe 7 bâtis hydrauliques
(dont deux essais Axial-Torsion) et 4 vérins électromagnétiques pour étudier des chargements compris entre
1 et 250000 N. Le second est dédié aux phénomènes d’usure par fretting dans les contacts de connectique et
comprend 4 essais électromagnétiques mesurant l’évolution de la résistance électrique des contacts dans des
conditions vibratoires à très hautes fréquences et en environnements contrôlés. Enfin le troisième est
consacré à la caractérisation de la fatigue et du fluage des interfaces et des composites avec des dispositifs de
flexion plane, de thermo-compression et un équipement de "DMA" ;
– plateforme "procédés de fabrication" : elle est dédiée à l’étude expérimentale des procédés de fabrication et
plus particulièrement des procédés d’usinage. Elle est équipée notamment de deux centres d’usinage à grande
vitesse, d’un tour 2 axes à grande vitesse, et d’un tour 3 axes, ainsi que d’une série d’équipements de
mesure : dynamomètres (efforts), wattmètres (puissance), caméra infrarouge (température), fluxmètre
(chaleur). Deux techniciens travaillent à la mise en œuvre et à la maintenance de ces moyens. Au cours de
ces quatre dernières années, la plateforme a continué à renforcer ses dispositifs expérimentaux, avec
notamment l’acquisition en décembre 2008 d’un nouveau centre d’usinage cinq axes à grande vitesse
fonctionnant à l’huile de coupe minérale, en complément des moyens actuels fonctionnant sous huile soluble.
En outre, de nouveaux systèmes expérimentaux ont été développés et validés comme par exemple un
tribomètre ouvert destiné à la caractérisation du frottement aux interfaces pièce-outil-copeau soumises à des
conditions extrêmes ou encore d’un banc de caractérisation des mécanismes de coupe : mesure d’efforts de
coupe, mesure de température par caméra infrarouge, imagerie rapide (4000 i/s), mesure de flux de chaleur,
etc. Ce dernier dispositif est utilisé par divers autres laboratoires : Univ. d’Opole (Pologne), LaBoMaP (Arts
et Métiers Cluny).
Cette démarche volontariste s’est traduite par des investissements importants sur ressources propres en
matière d’équipement, avec l’aide notamment du ressourcement provenant de l’abondement d’I@L à hauteur de
500 k€ HT sur les deux dernières années. Nous avons par ailleurs consenti des efforts financiers sur ressources
propres pour nous doter d’infra-structures d'accueil identifiées de ces plateformes à hauteur de 550 k€ TTC sur la
période 2007 – 2008. Cette organisation nécessitera, pour être complètement achevée, une politique spécifique
de recrutement et de redéploiement des personnels techniques au sein du laboratoire. De plus, la
complémentarité et l’interaction entre modélisation et expérience se sont maintenant largement généralisées dans
le laboratoire avec l’intégration raisonnée des outils numériques regroupés dans un pôle "numérique" piloté par
J.-M. Bergheau.
A.2.3
L’organigramme du laboratoire et les groupes de travail La gouvernance du laboratoire est organisée autour des responsables d’équipes et de groupes (cf. figure 4)
qui proposent les orientations dans un comité de direction qui se réunit en moyenne une fois par mois. Ces
propositions sont validées en conseil de laboratoire, notamment en matière de postes et d’investissements
communs qui se réunit en moyenne 4 fois par an. Une assemblée générale annuelle constituée à chaque début
d’année civile propose un bilan devant l’ensemble du personnel de l’année écoulée et une présentation des
grandes actions de l’année à venir.
Les responsables d’équipes ont une mission de coordination scientifique : animation, organisation des moyens
humains et matériels, représentation et relais entre la direction et les groupes de recherche. Ceux-ci sont des
sous-structures opérationnelles fonctionnant intégralement en mode projet, pour lesquels chaque porteur dispose
d’une autonomie financière complète. La direction est assistée dans son pilotage par l’Antenne Management
Qualité dont les missions seront détaillées dans la suite de cette présentation synthétique du laboratoire. Un
règlement intérieur établi et validé en novembre 2007 donne le cadre général du fonctionnement et de la
gouvernance du laboratoire.
12/127
Figure 4 : Organigramme fonctionnel du laboratoire
Le travail de recherche est appuyé par un certain nombre de fonctions support, dont l’une des plus
importantes est l’équipe de gestion administrative et financière du laboratoire. Son organisation a beaucoup
évolué au cours de ces deux dernières années notamment pour apporter une réponse de meilleure qualité et
mieux adaptée aux besoins des personnels de recherche dans la conduite de leur projet dans un contexte où nos
sources de crédits proviennent de 4 entités : le CNRS, l’ECL, l’ENISE et Centrale Innovation (qui gère
l’ensemble des partenariats directs avec les entreprises). Nous avons fait le choix de la polyvalence et d'une
meilleure appropriation par le personnel administratif du travail scientifique. Ainsi l'organisation est passée d’un
système où chaque assistante de gestion était cantonnée à des tâches très précises (gestion des missions, gestions
des commandes) à un système où chaque gestionnaire est formée sur tous les logiciels de gestion utilisés au
laboratoire (soit 6) et gère l’ensemble de l’activité scientifique de plusieurs groupes de recherche (commandes
fonctionnement, équipement, suivi de contrat,…). Cette équipe est constituée de quatre assistantes de gestion, et
de deux gestionnaires principales associées aux tutelles du laboratoire (S. Moro pour le CNRS qui s’occupe en
plus de la gestion du personnel et M. Combe pour l’ECL qui a également en charge la réalisation, le suivi de
l’exécution du budget et le montage financier des investissements lourds ou mi-lourds), soit 4,5 ETP. C’est le
premier exemple concret de fonctionnement mutualisé avec des règles communes pour l’ensemble du
laboratoire, et ce malgré les contraintes imposées par l’éclatement sur plusieurs sites.
On peut également citer la création de deux groupes de travail qui sont associés à une volonté du laboratoire
de renforcer sa cohésion interne et sa visibilité : un groupe "séminaires" piloté par J. Cayer-Barrioz (CR CNRS)
constitué de 4 jeunes chercheurs de moins de 35 ans issus de chacune des équipes de recherche a en charge
l’animation scientifique du laboratoire et le groupe "communication" piloté par L. Gallitre (IE CNRS) qui
construit et exécute la politique de communication du laboratoire.
A.2.4
L’animation scientifique Dans la continuité des actions menées lors du précédent plan quadriennal, la création du groupe de travail
"séminaires" en septembre 2008 a permis de dynamiser l’animation scientifique primordiale pour la vie du
laboratoire. En effet, elle permet de croiser les compétences de chacun et donc de fertiliser les idées ainsi qu’une
appropriation mutuelle des axes de recherche du laboratoire. Enfin, c’est aussi un outil, parmi d’autres, de
prospective et de réflexion scientifiques. Les missions de ce groupe de travail sont la mise en place et
l’organisation de séminaires internes et externes sous différentes formes (séminaires récurrents, journées
thématiques,…). Par exemple, le lancement du concept de "café scientifique du LTDS" a permis de créer une
synergie entre les chercheurs du laboratoire et participe au renforcement de sa cohésion. Depuis septembre 2008,
lors de deux rendez-vous mensuels, les membres du laboratoire se retrouvent pour assister à des séminaires
internes ou externes invités dont les sujets respectent la multidisciplinarité du LTDS. Ces présentations ont lieu à
Ecully ou à Saint-Etienne par le biais de la visioconférence et ont engendré en moyenne une fréquentation de 30
personnes en 2008, respectivement 40 personnes en 2009. Des interventions externes sont également données à
13/127
l’occasion de visites ou de séjour au LTDS. Des journées thématiques sont prévues à partir de septembre 2009,
ainsi une journée, intitulée "Synergie Recherche-Industrie au LTDS : Transports et infrastructures" présentant les
actions de recherche du LTDS liées à l’industrie en relation avec les transports et les infrastructures et ciblant les
élèves de l’ECL, est planifiée à la rentrée scolaire 2009. Le "colloque des doctorants du LTDS" a également été
de nouveau instauré selon un rythme semestriel depuis 2007, en respectant une alternance quant au lieu
d’organisation (Ecole Centrale de Lyon, ENISE et Ecole des Mines de Saint-Etienne). Les doctorants de
deuxième année du LTDS présentent leur problématique scientifique, la démarche suivie et les premiers résultats
obtenus devant 80 personnes environ. Cet exercice difficile leur permet de rencontrer l’ensemble de la
communauté du LTDS. Des discussions animées s’ensuivent et permettent à tous les membres du laboratoire
d’avoir une vue d’ensemble de la diversité des thématiques traitées.
A.2.5
La communication L’arrivée au laboratoire d’une chargée de communication permet maintenant d’officialiser la mise en place
de cette activité, tout en gardant l’approche qualité comme outil de pilotage. Cette activité évolue actuellement
comme un processus global de communication au sein du laboratoire, tant interne qu’externe. Cette redéfinition
permet désormais d’inclure les plaquettes de présentation du laboratoire, sa signalétique ainsi que son logo.
Depuis avril 2008, nous avons construit un plan de communication dont les objectifs principaux sont de :
–
améliorer la communication interne ;
–
renforcer la visibilité nationale et internationale du laboratoire ;
–
valoriser nos compétences et l’interdisciplinarité ;
–
optimiser les performances relationnelles, la progression d’un laboratoire dépendant pour une très grande
part d'une gestion réussie des relations humaines.
Nos cibles prioritaires sont les membres du LTDS, les industriels et partenaires académiques français et
étrangers, les étudiants de niveau master, les citoyens et les jeunes, c’est-à-dire l’ensemble de nos clients et de
nos ressources humaines potentielles. Un certain nombre d’actions ont été menées :
– la création d’une commission "communication" en juin 2008 pour proposer, programmer, valider voire
piloter des actions ;
– la conception et la diffusion d’une plaquette de présentation du laboratoire en version bilingue (Français –
Anglais) en février 2009 ;
– la réalisation d’un film institutionnel intitulé "Interfaces", édité en version trilingue (Français, Anglais,
Japonais) sur DVD et sur web, en juillet 2009 ;
– la refonte du site intranet et extranet est en cours à partir d’un questionnaire diffusé à l’ensemble du
personnel du laboratoire.
La réalisation de la plaquette constitue un exemple représentatif de la démarche qualité initiée au laboratoire
depuis 2006. La commission "communication" a joué le rôle du groupe de travail pour la réalisation de ce
premier support de communication institutionnelle fédérateur réalisé depuis la création de l’UMR dans son
périmètre actuel. L’élaboration d’une charte graphique et d’un logo actualisés, en adéquation avec la réalité du
laboratoire (prise en compte de l’historique, des marqueurs structurels et scientifiques) ont été nécessaires afin de
conférer une identité visuelle au LTDS : slogans principal et secondaire, citation, mots-clés, etc.
A.3
La démarche qualité au LTDS L’augmentation de nos activités et du nombre de nos partenaires ayant un niveau d’exigence de plus en plus
élevé implique une efficacité accrue dans ses modes de fonctionnement. A partir de ce constat, nous avons décrit
les améliorations pouvant être apportées par une démarche qualité par la phrase suivante : "Mieux exploiter notre
potentiel pour être plus créatif".
A.3.1
La mise en place de la démarche qualité au LTDS La démarche qualité doit permettre :
– d’apporter des garanties aux commanditaires, au public, à nos tutelles et à la communauté scientifique ;
– de former les acteurs à une nouvelle culture de rigueur et de responsabilité ;
– assurer les limites de validité et d’exploitation du résultat ;
– de progresser continuellement dans les pratiques quotidiennes.
Pour accompagner ces évolutions, nous avons créé une Antenne Management de la Qualité pilotée par Th.
Le Mogne (IR CNRS) et M. Guibert (IE CNRS). Sa composition a été choisie pour refléter au mieux les
différentes composantes du laboratoire, tant dans ses catégories de personnels que dans ses thématiques
scientifiques ou encore son implantation géographique. Ses missions, qui s’appuient sur des principes généraux
14/127
de pragmatisme, de pédagogie et d’intégration, sont de piloter la démarche qualité au LTDS, de la diffuser
progressivement dans le laboratoire sur quelques actions ciblées, d’identifier les besoins, et de prioriser les
actions à entreprendre. Celles-ci ont d'abord été : la refonte du site Web, l'élaboration de la plaquette du
laboratoire et la mise en place des cahiers de laboratoire (96 sont déjà utilisés). Nous avons retenu une démarche
d’amélioration continue dite "approche processus"et identifié les différents processus du laboratoire regroupés
selon trois catégories : processus de direction, processus de réalisation et processus de supports. Nous avons
pour l’instant essentiellement travaillé sur le processus de direction.
A.3.2
Mesures, analyse, amélioration La crédibilité de toute démarche qualité passe par des mesures fondées sur des indicateurs qu’il convient de
choisir judicieusement en fonction des spécificités du laboratoire. Pour avoir une vision aussi précise que
possible de l’activité scientifique de l'unité et de l’efficacité de son organisation, l’AMQ a exploré deux voies :
a) La création d’un tableau de bord qui a permis à la direction dans un premier temps de connaître la situation
initiale du fonctionnement du laboratoire, puis de proposer des actions prioritaires à mettre en œuvre, et enfin
de mesurer l’efficacité des actions entreprises. Il est construit sur la mesure du potentiel et de la créativité du
laboratoire. Ce tableau de bord est composé d’une dizaine d’indicateurs, issus d'une centaine de mesures de
notre potentiel et de notre créativité (voir tableau 4)
Se former,
Créer des outils Echanger,
apprendre
s'ouvrir
Communiquer
Créer de la
Financer nos
Utiliser nos
Potentiel
connaissance
activités
structures
Tableau 4 :Indicateurs utilisés pour évaluer la capacité du laboratoire à mieux utiliser son potentiel et
améliorer sa créativité.
Créativité
Oser, s'investir
Synthétiser,
se confronter
S'organiser
Certains sont directement mesurés sur l’activité du laboratoire (nombre de publications, de citations, de
projets, de contrats, etc.) et d'autres émanent d’un sondage biennal réalisé auprès de l’ensemble du personnel
du laboratoire. Ces mesures sont rassemblées dans un document qui permet de connaître l’état du laboratoire
à un instant donné. Cet outil de travail, propre à l’AMQ et à la direction du laboratoire "mesure" le
fonctionnement du laboratoire. L’évolution de cette mesure permet de définir les actions à entreprendre pour
améliorer le potentiel et la créativité du laboratoire. A terme, le prolongement de cette démarche permettra de
proposer à la direction des outils d’aide à la décision. L’analyse de ces indicateurs sur l’année 2008 s’est
traduite par la mise en place de deux groupes de travail : l’un a en charge la gestion documentaire associée
aux outils expérimentaux et numériques du laboratoire, l’autre a pour mission de proposer une stratégie de
publications aux acteurs du laboratoire et de réactualiser la méthode de gestion de la bibliographie produite
par le laboratoire.
b) La mise en place d’une auto-évaluation centrée sur l’activité scientifique : celle-ci est régulièrement évaluée
par ses tutelles au travers du rapport quadriennal et de l’AERES. Le conseil de laboratoire a choisi de mener
une autoévaluation sur les aspects scientifiques. L'AMQ a été désignée pour mettre en place cet outil. Nous
avons estimé que le contour de l’équipe est le plus pertinent car c’est au sein des équipes que sont réellement
définies les orientations scientifiques. Cette action prépare à l’évaluation, accompagne la réflexion sur
l'organisation du laboratoire et permet d'identifier ses points forts et ses points faibles.
A.4
A.4.1
La relation enseignement/recherche La formation doctorale Anciennement, le LTDS était rattaché à deux écoles doctorales de Lyon : MEGA (Mécanique) et EDML
(Matériaux) en s'appuyant sur plusieurs Masters de ces deux écoles co-habilités par l'Ecole Centrale, l'Université
Claude Bernard de Lyon et l'INSA de Lyon. Depuis 2004, le LTDS est aussi rattaché à l'ED "Sciences –
Ingénierie – Santé" de Saint Etienne par le biais de sa composante à l'ENISE et à l'Ecole des Mines de Saint
Etienne. Cette école doctorale est dirigée par A. Vautrin (PU ENSMSE). Ceci contribue au renforcement de la
mécanique stéphanoise et au positionnement du LTDS sur ce site et le consolide dans cette discipline, ce qui
était un des objectifs affichés de l’intégration, au sein de l’unité, de l’équipe des mécaniciens de l’ENSMSE. Ce
triptyque doctoral est le reflet de la multidisciplinarité qui constitue l’un des fondements essentiels de la culture
du laboratoire. La formation par la recherche est une des missions régaliennes des laboratoires, et du LTDS en
particulier, le dynamisme de notre recherche reposant beaucoup sur les doctorants. La difficulté accrue de
recruter des candidats de bon niveau peut devenir à moyen terme un facteur d’affaiblissement du laboratoire.
Nous comptons 95 doctorants (autant que de permanents), soit une moyenne de 3 par HDR. Au cours de la
période quadriennale 2005 – 2009, nous avons formé 107 docteurs (soit 24 par an) sur une durée moyenne de 41
15/127
mois (temps écoulé entre la date de la première inscription et celle de la soutenance). Le taux d’embauche de nos
doctorants est excellent puisque 1 seul n’a pas trouvé d’emploi à l’issue de la soutenance. 54% sont recrutés dans
le secteur privé, 16% continuent en stage post-doctoral, 15% trouvent un emploi académique.
A.4.2
La formation initiale Le LTDS présente la particularité que ces trois établissements de tutelles sont des écoles d’ingénieurs. Le
laboratoire par sa taille et son nombre important d’enseignants-chercheurs (51) est très impliqué dans la
formation des étudiants non seulement par les activités pédagogiques classiques de cours de TD et de TP mais
aussi par l’investissement significatif de l’ensemble du personnel exerçant une activité de recherche en
particulier en tant que responsables de projets d’élèves et au travers d’interventions ponctuelles dans les
enseignements des établissements. A l’ECL, les personnels du laboratoire assurent 80% des enseignements
relatifs à la mécanique des solides et 60% des enseignements en science des matériaux. On peut souligner à ce
titre que V. Fridrici (MCF ECL) et A. Danescu (MCF ECL) étaient respectivement directeurs des unités
d’enseignement "Matière – Matériaux" et "Mécanique – Energétique" jusqu’en juin 2009. S. Benayoun (PU
ECL) a coordonné l’élaboration du programme de sciences des matériaux dans le cadre de la réforme de l’ECL
qui sera effective à la rentrée 2009. C. Minfray (MCF ECL) organise un cycle de conférences annuel à
destination des élèves-ingénieurs de l’ECL. 3 de nos enseignants-chercheurs à l’ECL sont responsables de
l’organisation pédagogique et matérielle de 3 options de dernière année ("Transports et Trafic", "Génie Civil et
Environnement", "Aéronautique" sur les 7 que compte l’ECL) qui accueillent de 25 à 60 élèves selon les
promotions. Parallèlement 3 enseignants-chercheurs de l’ENISE sont responsables de spécialités de dernière
année ("Conception et Simulation", "Modélisation des Systèmes Mécaniques et des Procédés", "Gestion des
Systèmes Industriels"). La totalité des enseignements de Génie Civil, aussi bien à l’ECL qu’à l’ENISE, est
pilotée par des enseignants-chercheurs du laboratoire. P. Lyonnet (PU ENISE) est responsable du Master "Génie
Industriel" co-habilité par l’ENISE, l’ENSMSE et l’ECL. Le laboratoire est également fortement investi dans la
construction du master emblématique "Transports" de l’Université de Lyon (M. Ichchou, PU ECL). J.-M.
Bergheau (PU ENISE) est responsable de la spécialité "Mécanique et Ingénierie" dans le master "Ingénierie des
Matériaux et des Procédés" de l’Ecole doctorale de Saint-Etienne. Nous avons également construit en appui sur
nos activités de recherche aux interfaces entre la mécanique et la science des matériaux, le Master professionnel
"Tribologie et Ingénierie des surfaces" et établi un partenariat avec l’Université du Huazhong en Chine qui a
permis de former dix étudiants chinois en septembre 2008.
A.4.3
La formation continue Le LTDS organise des formations à destination des entreprises et du milieu universitaire, par l’intermédiaire
du service en charge des relations partenariales à l’ECL. Cette volonté de transmettre nos savoirs au-delà du
public traditionnel étudiant est en cohérence avec notre démarche scientifique qui consiste à développer des
connaissances fondamentales et les mettre dans une perspective applicative. Le laboratoire a ainsi construit et
fait évoluer trois formations :
– "Les principes de la tribologie et leurs applications – Interfaces, frottement, usure et lubrification" : stage
bi-annuel d’une durée de 4 jours (15 à 20 stagiaires par an). Nous avons formé au cours de la période
quadriennale, à la demande de Renault, 20 de ses ingénieurs et techniciens. En complément, le LTDS
propose également les "Journées techniques d’études", avec "L’expertise des pièces usées en tribologie" (1
jour) et "Le fretting" (2 jours) ;
– "Pratique de la microscopie à force microscopie atomique, nanodureté et mécanique du contact" : formation
bi-annuelle de 4 jours (5 stagiaires/an). Le LTDS propose également le module avancé "Microscopie AFM
et/ou nanodureté" (2 jours) ;
– "Etats de surface" : stage de 3,5 jours nouvellement créé en 2007 avec 1 session ouverte en 2008.
Certaines de nos compétences dans des domaines spécifiques sont reconnues au-delà du laboratoire et c’est
ainsi qu’une personne du LTDS est régulièrement sollicitée pour être formateur dans un stage d’une durée de 5
jours organisé par le CNRS sur l’Initiation à LabVIEW. Une autre personne est également formatrice en
microscopie électronique à transmission, dans le cadre d'une formation individualisée aux entreprises et gérée
par l’Ecole Centrale de Lyon.
A.4.4
La formation des personnels La formation des personnels est au cœur des préoccupations du laboratoire car elle est d’une part un levier
primordial dans l’évolution de carrière des personnels en particulier ITA et d’autre part elle permet d’étoffer ou
d’apporter de nouvelles compétences nécessaires à la progression et à l’émergence de thématiques scientifiques.
Au cours de la période précédente, le LTDS a ainsi consenti des efforts importants pour la formation de son
personnel: 70% des permanents et 53% des doctorants ont suivi un stage, ce qui représente 510 jours de
formation. Le LTDS a financé 12% des formations.
16/127
Figure 5 : Catégorie de personnels formés au cours de
la période 2005 – 2009 correspondant à 118 stages
suivis.
Les 118 formations suivies concernent :
– les compétences scientifiques et techniques essentielles (connaissances générales et techniques
expérimentales) pour le développement de projets scientifiques et des thèmes de recherche ;
– les compétences dans le domaine de l'informatique en vue de l'administration de systèmes et de l’utilisation
d’outils de calculs ou bureautiques ;
– les outils de gestion et d’administration, indispensables au bon fonctionnement de l'UMR ;
– Les compétences en management et communication (animation de réunions, gestion du temps...) ;
– La gestion de carrière ;
– L'hygiène et la sécurité ;
– La qualité ;
– La linguistique.
Enfin, certaines formations suivies pouvant concerner un public plus large, les personnels formés diffusent leurs
compétences nouvellement acquises en organisant des formations en interne, souvent ouvertes vers l'extérieur.
A.5
Politique générale en matière d’hygiène et de sécurité En raison de son éclatement sur les sites lyonnais (5 bâtiments différents à l’ECL) et stéphanois, le
laboratoire a nommé en accord avec les organismes de rattachement (ECL et ENISE) un correspondant Hygiène
et Sécurité par site et bâtiment, et 2 ACMO titulaires (G. Meille – IE MEN et B. Beaugiraud – IR CNRS).
Chaque nouveau personnel, qu'il soit stagiaire, doctorant ou permanent doit consulter, sur le site intranet du
laboratoire, le chapitre "Règlement intérieur et Hygiène-Sécurité" et reconnaît avoir compris les consignes
générales de sécurité en signant le document. De plus, il doit être mis au courant, par son responsable, du
fonctionnement et des risques liés aux techniques qu'il aura à utiliser. Le personnel a accès à un registre
d'hygiène et sécurité, consultable dans le bureau des ACMO et recueillant les informations et suggestions
relatives à la prévention des risques professionnels et à l'amélioration des conditions de travail. Le laboratoire n'a
eu à déplorer que deux accidents en quatre ans :chute d'une bouteille d'argon au cours du transport ayant entraîné
une entorse du poignet de la personne qui a essayé de la retenir et une des doctorantes a reçu des projections de
produit chimique dans l’œil alors qu'elle ne portait pas de lunettes de protection pourtant à disposition dans la
pièce où elle travaillait. Les problèmes majeurs identifiés dans l’ensemble de la structure sont les suivants :
– la plupart des dispositifs d’essais conçus et fabriqués au laboratoire restent très souvent des prototypes en
perpétuelle mutation qu'il est difficile d’équiper en termes de protection. Une information directe est faite,
par le responsable du dispositif, aux utilisateurs potentiels ;
– la vétusté des installations de la partie ancienne du bâtiment H10 non équipée de systèmes de recyclage d’air
provoque des fuites d'eau au niveau des toitures et le long des murs aggravant ainsi les risques électriques ;
– l’absence de conformités des installations électriques et de portes coupe-feu au bâtiment D4 ;
– l’absence de systèmes d'aération, de recyclage d'air et de chauffage dans les bureaux localisés à l’ENISE ;
– l’absence de protection en plomb autour de la source de rayons X utilisées pour la mesure de contraintes
résiduelles à l’ENISE.
Les principales actions menées pour résoudre tout ou partie de ces problèmes sont :
– mise à la disposition du personnel d’un cahier Hygiène et Sécurité dans lequel les remarques concernant la
sécurité sont consignées ;
– réhabilitation de salles vétustes présentant des risques liés aux fluides et aux gaz (mise en conformité
complète du bâtiment E6 à l’ECL ainsi que de plusieurs salles d’essais) ;
– mise en place de fiches d’identification des dangers potentiels à l’entrée de chaque salle d’expérience ;
– contrôle de l’installation des rayons X par l’Institut de Radioprotection et de Sécurité Nucléaire ;
– ouverture d’un cahier de commandes de produits chimiques visées par l’ACMO ;
17/127
– installation d'armoires spécifiques de stockage de produits chimiques, création de zones à accès restrictifs à
l’atelier en fonction de degré de formation des utilisateurs aux techniques d’usinage, l’accès aux machinesoutils étant maintenant réservé aux seuls personnels habilités (zone réservée, zone en accès libre, rideau pour
séparer le poste soudure à l’arc).
Sur ces aspects, le problème majeur reste encore la non-conformité de nombreux locaux abritant les diverses
activités de recherche du LTDS. Malgré les progrès significatifs constatés au cours de ces 4 dernières années, la
définition d’une politique de sécurité digne de ce nom, réellement efficace et adaptable à toutes les entités du
laboratoire reste encore un objectif lointain : ainsi certains bâtiments se sont vus attribués un avis défavorable à
leur exploitation par les commissions de sécurité. Bien qu’elles aient été alertées à plusieurs reprises sur la
nécessité impérieuse de faire a minima des travaux de mise en sécurité, nos différentes tutelles ont porté leur
capacité d’investissement en la matière sur d’autres priorités. Néanmoins, la structure d'ACMO et de
correspondants sécurité apporte une analyse complète de ces problèmes qui permet d’identifier et de prioriser les
points à améliorer. Son action coordonnée en matière d’information et de prévention porte ses fruits puisque les
personnels du laboratoire, en particulier les plus jeunes sont désormais pour la plupart sensibilisés à l’usage des
bonnes pratiques qui se diffuse largement. En raison de la taille du laboratoire, un comité "Hygiène et Sécurité"
doit être mis en place conformément au statut du CNRS.
18/127
B. Bilan scientifique détaillé de l'équipe "Dynamique, Fiabilité, Durabilité"
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe DFD
19/127
B.1
Introduction L’équipe "Dynamique – Durabilité – Fiabilité" (DFD) s’est fixée comme objectif d’atteindre, à l’échelle de la
structure, une excellence tant du point de vue de l’estimation du comportement des structures que de la définition
des lois qui caractérisent leurs interactions. Dans ce contexte, différentes actions de recherche ont été menées qui
couvrent plusieurs échelles de la mécanique, allant des basses aux hautes fréquences en passant par des visions
globales de type systémique ou des analyses au niveau microscopique. Ainsi, l’étude des lois
d’endommagement, par fissuration ou fretting, a été largement abordée pour donner naissance à une meilleure
compréhension des physiques mises en jeu et à des modèles fiables et utilisables dans des contextes industriels.
La plateforme d’essais multi-échelles de fretting répond parfaitement à cette problématique donnant accès à des
tests expérimentaux tout à fait uniques. Si le comportement des interfaces est un élément essentiel du
comportement global d’une structure, il en va de même des caractéristiques des matériaux qui la composent. Sur
ce thème de recherche l’équipe a choisi de privilégier les matériaux composites de plus en plus présents dans
l’industrie. Le fil conducteur étant un développement respectueux de l’environnement et une maîtrise des
différents constituants au travers d’un suivi, éventuellement actif, du matériau pendant son cycle de vie.
L’intégration de ces physiques sur des structures nécessite d’être à même de simuler des comportements
complexes souvent non-linéaires. En effet, la prise en compte des jonctions (frottement, usure) ou même de
certains matériaux (lois de comportement, effets géométriques) va engendrer des comportements pouvant être
instables, quasi-périodiques, voire chaotiques. Si l’équipe possède désormais une longue expérience en
dynamique non-linéaire, elle cherche à mieux intégrer les lois tribologiques (comme l’usure) dans ses
simulations et à impulser des actions fortes entre les différents groupes qui la composent. Ces interactions se
retrouvent dans des actions de recherche comme la vibroacoustique qui utilise des matériaux complexes (issus
du recyclage) ou encore dans l’étude du fretting dynamique. Là aussi les aspects expérimentaux jouent un rôle
majeur pour la compréhension et la maîtrise des phénomènes vibratoires, nous avons donc été amenés à
développer une plateforme d’essais sur les machines tournantes. Au-delà du problème des lois qui régissent le
comportement des structures, la simulation des moyennes et hautes fréquences reste une difficulté. Après avoir
développé, pendant plusieurs années, des modèles adaptés, l’équipe réalise désormais des extensions de ces
approches vers la localisation des sources, les matériaux complexes ou encore l’interaction fluide-structure. Si
l’intégration de l’ensemble des lois de la mécanique reste une nécessité pour bien contrôler et maîtriser les
structures, force est de constater qu’il est souvent nécessaire de mettre en place des visions simplifiées robustes
et fiables pour appréhender toute la complexité des structures réelles. Ainsi, à la charnière de l’ensemble des
thèmes scientifiques, nous développons des synthèses mécaniques, permettant de définir au travers de diverses
prestations (vues comme des contraintes ou des objectifs dans la conception) les solutions optimales pour la
conception de nouveaux produits.
Nous proposons ici une synthèse de l’activité de l’équipe DFD structurée autour cinq thèmes principaux,
eux-mêmes déclinés en plusieurs axes.
B.2
Dynamique des structures 12 thèses soutenues, 14 thèses en cours, 59 articles publiés (ACL)
Ce thème important de l’équipe a pour objet la modélisation et l’analyse des structures vibrantes. Derrière ces
mots se cache une activité large qui couvre les problèmes de basses et hautes fréquences, dans des contextes très
divers. En effet, depuis de nombreuses années ce thème a donné lieu à des développements couvrant des
domaines scientifiques divers comme la simulation et l’analyse non-linéaires, la maîtrise des vibrations par le
contrôle ou même la surveillance par vibration de l’intégrité des structures. Dans chacun de ces domaines,
l’équipe s’est attachée à réaliser des outils et des simulations sur des objets simples et industriels. Le nombre
important de partenariats avec SNECMA, EADS, Messier Bugatti, PSA ou encore Renault souligne le lien étroit
qui existe entre ces recherches et le monde de l’industrie. Ces activités sont portées par des thèmes scientifiques
forts qui se déclinent en quatre axes principaux.
B.2.1
Dynamique non‐linéaire Cet axe s’attache principalement au développement d’outils de simulations et d’analyses non-linéaires
appliquées à différents types de structure. Ainsi, dans le cadre du partenariat avec SNECMA (projet MAIA),
l’équipe porte le thème MM2 "vibration" dans lequel nous développons deux sujets principaux. Le premier
concerne la dynamique non-linéaire des roues aubagées et le deuxième la dynamique non-linéaire des bi-rotors.
Ces sujets ont donné lieu à des essais d’envergure, mais aussi au développement d’outils numériques permettant
une maîtrise des phénomènes non-linéaires. Ainsi les thèses de C. Villa, D. Charleux, M. Guskov, D. Laxalde,
N. Lessafre, E. Sarrouy, V. Kharython s’articulent autour de cette problématique.La stratégie scientifique mise
en place a pour objectif de couvrir au mieux l’ensemble de la phénoménologie non-linéaire (régime périodique,
quasi-périodique, analyse globale) en intégrant des lois de comportement non-linéaires (géométrique, matériaux
20/127
ou d’interface) qui répondent à des problématiques industrielles. Certains de ces travaux se réalisent dans le
cadre de co-tutelles avec l’université de Bauman en Russie.
B.2.2
Systèmes et contacts frottants Une grande partie des non-linéarités traitées est associée au comportement des interfaces. Dans ce contexte,
plusieurs développements scientifiques on été réalisés afin de prédire les phénomènes de contact et de vibrations
qui peuvent en découler. Les applications sont multiples et couvrent à la fois les problèmes de stabilité sur des
cas comme le freinage figure (1.b) (crissement des freins dans l’automobile, l’aéronautique et le ferroviaire),
mais aussi l’estimation des différents régimes vibratoires (périodique ou quasi périodique). Afin d’être à même
de bien représenter ces phénomènes il est nécessaire d’avoir une approche fine du contact (3D) et de sa rhéologie
(prise en compte de l’amortissement). L’application à des cas concrets, nous a conduits à mettre en place des
stratégies de réduction non-linéaires qui s’appuient sur des approximations ou des réductions du modèle. Des
études portant sur le contact rotor/stator ont été aussi développées, permettant la caractérisation et l’identification
des instabilités résultant des prises et pertes de contact frottant pour les systèmes tournants figure (1.a). Cette
problématique délicate sera à nouveau abordée, d’un point de vue expérimental au travers du projet ANR IRINA
porté par l’équipe.
Fréquence
Birfucation de Hopf
Coalescence de modes
μ=0
Mode stable
Mode instable
μHopf
μfinal
μ=0
μfinal
Partie réelle
Figure 1.a : Diagramme de bifurcation d’un système
tournant frottant (thèse de Nicolas Lesaffre)
B.2.3
Figure 1.b : Analyse de stabilité sur un modèle
éléments finis d’un frein automobile (thèse de
Guillaume Fritz)
Contrôle actif Cet axe de recherche a pour objectif de maîtriser le niveau vibratoire par différentes stratégies. En effet,
l’équipe développe des approches originales de contrôle du niveau en "jouant" sur les comportements
spécifiques des structures et leurs caractéristiques matériaux. En effet, en s’appuyant sur les propriétés de
transmission d’ondes des structures périodiques, l’équipe (en collaboration avec le Georgia Institute of
Technology et le laboratoire FEMTO de Besançon) a démontré les capacités de filtrage sélectif associé à la mise
en place d’un système périodique de piézo-shunté. Les matériaux et les interfaces dissipatives forment une voie
de recherche importante. En effet, au travers de l’optimisation des caractéristiques des matériaux poro-élastiques
nous avons pu optimiser les prestations vibracoustiques et développer des modèles simplifiés pertinents.
L’application de MEMS ou de matériaux nano-poreux hydrophobes a permis de mettre en place de nouvelles
stratégies de contrôle en exploitant leurs caractéristiques spécifiques (effets non-linéaires, …). Dans le cadre du
projet IMPACT (projet AàP "Supersonique") des applications aux suspensions moteurs ont été réalisées.
B.2.4
Surveillance vibratoire Ce dernier axe s’appuie sur l’expertise de l’équipe en matière de simulation de la propagation des ondes et de
la dynamique non-linéaire. Des développements originaux en matière de surveillance vibratoire ont été proposés.
La stratégie de nos développements repose sur trois aspects différents de la surveillance vibratoire. Un premier
traite des techniques de recalage, et de localisation des défauts qui se situent à une échelle globale de la structure.
Dans ce cadre, nous avons développé une application originale de la théorie des ondelettes (en relation avec
l’université d’Orsay) qui permet de surveiller en ligne l’intégrité des caténaires. Le deuxième aspect repose sur
l’échelle locale qui s’appuie sur les signatures acoustiques pour quantifier et localiser les dégradations et enfin le
troisième aspect s’intéresse à une échelle intermédiaire (moyennes fréquences) qui permettra d’analyser les
anomalies qui affectent les ondes élastiques se propageant dans les structures.
21/127
B.3
Vibro‐acoustique 8 thèses soutenues, 5 thèses en cours, 36 articles publiés (ACL) L'étude du comportement vibro-acoustique des systèmes complexes est une thématique qui connaît
actuellement un essor grandissant. Dans ce cadre, l'un des objectifs principaux de nos recherches réside dans la
capitalisation et l'exploitation des méthodes d'analyse vibro-acoustiques utilisées ou développées au sein de
l'équipe DFD (Statistical Energy Analysis, Méthode Energétique simplifiée (MES), méthodes de synthèse
modale et de sous-structuration), ainsi que la mise en place de nouvelles méthodes (synthèses modales d'ordres
élevés, couplages de méthodes existantes...). Parmi ces nouveaux développements, on citera l’inversion des
modèles pour la localisation des sources, la prise en compte de l’interaction fluide-structure ou l’étude des
propagations d’ondes sous sollicitations pyrotechniques. Ces trois actions de recherche représentent nos axes
majeurs de développement dans le domaine.
B.3.1
Identification des sources En s’appuyant sur la technique de MES, mise au point au sein de l'équipe DFD depuis quelques années déjà,
une inversion de cette méthode a été proposée. Après en avoir évalué la robustesse et la précision, elle a été
testée avec succès sur différents types d’applications figure (2).
Figure 2 : Analyse des niveaux de pressions internes par MES directe et localisation des sources par MES
inverse. Application à une maquette numérique d’avion
A cette occasion des améliorations méthodologiques ont été réalisées, permettant "d’hybrider" l’approche
MES et l’approche BEM. Ces travaux ont été développés et exploités lors du projet européen CREDO, qui
devrait permettre à court terme d'utiliser des mesures acoustiques en vol (Falcon 7X) pour valider la méthode
inverse hybride.
B.3.2
Modèles réduits en interaction fluide‐structure Via une collaboration avec EADS, une "revisite" de l’approche SEA a été mise en place en vue de prendre en
compte l’influence des sollicitations aérodynamiques sur le comportement vibratoire des lanceurs. Cette
nouvelle approche dénommée SEA-like est de type énergétique, mais fait appel également à des analyses basses
fréquences par analyse modale ou par éléments finis. Cette approche validée dans le domaine des basses et des
moyennes fréquences a permis de prendre en compte des chargements par bruit diffus, qui intervient lors de la
première phase de décollage d’un lanceur ainsi que celle due à la couche limite turbulente, qui intervient lors du
vol atmosphérique.
B.3.3
Propagation d’ondes (milieux complexes) Finalement, dans le cadre de l’extension de nos travaux aux structures composites, des recherches ont été
menées afin de contribuer à la compréhension des comportements moyennes et hautes fréquences sous
sollicitations pyrotechniques. En s’appuyant sur des codes de simulations explicites, des travaux de recherche
ont donc été entrepris afin de fiabiliser ces outils de simulation vis-à-vis du caractère large bande de ce type de
sources. Dans ce contexte, la capacité des éléments finis standard à représenter la propagation d’ondes élastiques
dans les poutres et plaques composites stratifiées (pour des fréquences relativement élevées), a été étudiée. Il a
ainsi été démontré que les éléments finis standard peuvent être insuffisants pour modéliser les poutres et plaques
composites stratifiées à hautes fréquences.
22/127
B.4
Durabilité et matériaux composites 6 thèses soutenues, 4 thèses en cours, 32 (17 équipe et 15 inter‐équipe) articles publiés (ACL)
Les matériaux composites se développent de façon très significative dans de nombreux domaines. Les
industries aéronautiques, automobiles et spatiales en particulier sont de grands "consommateurs" de ce type de
matériau que l’on peut réaliser quasiment "sur mesure" afin d’obtenir les propriétés souhaitées. Il est cependant
difficile d'estimer leur durée de vie en raison d'une part de leur hétérogénéité et d'autre part de la difficulté de
connaître en détail leur microstructure. L’action de recherche "Durabilité et matériaux composites" aborde les
problèmes de l’amélioration des propriétés des interfaces entre les différents constituants et le suivi
éventuellement actif et/ou sensible du matériau-système pendant son "cycle de vie" entier, de l’élaboration au
retrait (Axes 1 et 3). Enfin, dans le contexte faisant désormais l’objet d’un large consensus du Développement
Durable, le laboratoire s’est engagé dans une réflexion concernant la conception optimisée du recyclage de
pneumatiques pour la réalisation de composites amortissant et l’utilisation des fibres naturelles en tant que
renforts de composites pour structures secondaires (Axe 3).
B.4.1
Matériaux composites (durabilité, fatigue, fluage) Cet axe concerne l’optimisation du comportement à long terme en relation avec la microstructure des
matériaux composites à matrice organique. Dans ce cadre, une collaboration avec l’université de Tokai (Pr
Nishi) et l’équipe MMH - GMPT (Pr Vautrin) a été mise en place sur l’influence du traitement par irradiation
globale par faisceaux d’électrons sur les propriétés de résistances des composites à matrice organique. D’autres
applications sur les composites isolants ont été aussi menées qui montrent l’influence du piégeage des charges
électriques sur l’endommagement local lors de sollicitations thermiques ou mécaniques. Dans le cadre des
demandes industrielles sur un contrôle in-situ et en temps réel du cycle de vie des matériaux et structures,
l’équipe a développé une stratégie de surveillance qui couple l’analyse DMA et la mesure de résistance
électrique transverse dans le cas de CFRPs et permet ainsi de connaître l’état d’avancement d’une
polymérisation. De plus, l’utilisation de fibre optique de type LPG insérée dans le composite permet de suivre
l’état de contrainte de la structure (collaboration avec l’Institut de Photonique et d’Electronique de Prague).
B.4.2
Matériaux composites respectueux de l’environnement Dans le cadre d’un développement respectueux de l’environnement, l’équipe a créé une activité sur le
recyclage des matériaux. Une première piste est basée sur le recyclage des pneus. Pour ce type de matériau, la
voie la plus prometteuse est le broyage en vue de l’obtention de poudrettes (particules de caoutchouc de
dimension inférieure à 1mm sans résidus métalliques ou textiles), figure (3.a). En effet, nous avons montré, dans
le cadre d’une collaboration avec l’ADEME, que ces déchets dispersés dans une matrice d’élastomère
thermoplastique (figure (3.b)) de type EVA, présentent dans certains cas des performances intéressantes en
termes d’absorption de chocs, de bruits et plus généralement de vibrations. Les études ainsi menées ont permis
de montrer les capacités de tels matériaux et d’envisager leur utilisation dans un grand nombre d’applications
industrielles.
(a)
(b)
(a)
(c)
EVA/poudrette
EVA mousse/
Poudrette
EVA
(b)
Figure 3 : Composites EVA/poudrette : observations MEB : (a) poudrette, (b) composite ; (c) facteur de perte
tg δ en fonction de la température (f = 1 Hz) des composites comparé à celui de la matrice
D’autres matériaux recyclables ont aussi été étudiés avec des fibres ligno-cellulosiques utilisées comme
renfort de pièces en thermoplastique à la place des fibres de verre. Nous avons mis en place une collaboration
avec la société Fibroline et l’ENIM (Tunisie) afin de simplifier l’utilisation de ces fibres et d’en améliorer la
23/127
comptabilisation avec la matrice. Un procédé original est en développement, qui permettra à terme de rendre ces
matériaux beaucoup plus intéressants.
B.4.3
Composites métal ‐ céramique (CMC) Dans de nombreux multi-matériaux et composites, les interfaces métal-céramique sont présentes. Ce thème
est très largement étudié par le laboratoire. Une étude récente, menée en collaboration avec l'IFP, a porté sur des
interfaces devant résister à de hautes températures, constituées de carbure de silicium ou d'alumine et d'alliages
réfractaires de Nickel. Réalisées par thermo-compression à l'état solide à l'aide de joints Ni, Ag ou multicouches
Cu-Ni, ces interfaces ont été caractérisées d’un point de vue structural et mécanique. Une analyse fine des
champs de contraintes résiduelles a été réalisée par éléments finis (ABAQUS, en utilisant un modèle élastovisco-plastique) et confrontée aux mesures expérimentales par diffraction X et indentation Vickers (thèse L.
Hattali). Par ailleurs, la notion de matériaux-systèmes "sensibles" a été étendue aux alliages métalliques par la
réalisation d’une structure sensible en alliage d’aluminium incluant une fibre optique permettant de jouer le rôle
d’alarme pour un éventuel arrêt d’un système dans le cas où la transmission de la lumière dans la fibre ne se
ferait plus. Cette étude a donné lieu à un brevet commun avec la société Alcan.
B.5
Endommagement par Fretting 6 thèses soutenues, 13 thèses en cours, 35 articles publiés (ACL) (26 équipes et 9 inter‐équipe) L’action de recherche "Endommagements par Fretting", adossée à la plateforme durabilité, aborde l’étude
expérimentale et la modélisation des dégradations (usure et fissuration) de contacts soumis à des chargements
combinés de fretting et de fatigue. La sollicitation de fretting présente la particularité d’imposer des gradients de
sollicitations très sévères aux matériaux sollicités. L’originalité de nos recherches est donc d’intégrer l’aspect
local des mécanismes mis en jeu, que ce soit pour appréhender les processus de fissuration (amorçage et
propagation) ou vis-à-vis de l’usure.
B.5.1
Fretting fatigue (a)
chargement de fretting : Q*/µP, (R=-1)
Cet axe de recherche a pour objectif d’étudier expérimentalement et par modélisation les processus
d’amorçage et de propagation des fissures sous chargements combinés de fretting-fatigue. Début 2007 a été mis
en place un essai original de Fretting-Fatigue dit double vérin permettant de dissocier le chargement de fretting
du chargement de fatigue (Partenariat SNECMA – CNRS). Cet essai permet de caractériser l’impact relatif des
sollicitations de fretting et de fatigue. Des études approfondies ont été menées concernant l’amorçage et l’arrêt
de propagation des fissurations en s’appuyant sur des simulations éléments finis intégrant une réponse élastoplastique (EP : Modèle de Chaboche) (figure (4.a)). Ceci a permis de développer et de modéliser le concept de
carte d’endommagement par fretting fatigue (figure (4.b)), dans lequel on détermine respectivement le domaine
de non amorçage, d’amorçage suivi d’un arrêt de propagation des fissurations et le domaine finalement de
propagation jusqu’à rupture.
1
Σ Ed
Travail du frottement
Σ
failure domain
0.8
crack
arrest
domain
0.6
Q (N)
(Energie dissipée)
Σ Ed
fre
tti
ΔKeff = ΔKth
Σ transformations
& dégradations
0.4
d Dang Van=1
0.2
(c)
ng
cy
c le
s
)
( μm
δ*
Volume d'usure
safe crack
nucleation domain
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
chargement de fatigue : σa/σd, (R=-1)
(b)
volume d'usure
Figure 4 : (a) Modélisation FEM (EP) des interfaces; (b) Description synthétique des processus
d’endommagement par Fretting Fatigue (Fretting Fatigue Map); (c) Approche énergétique de l’usure.
B.5.2
Fretting‐usure Il s’agit ici d’étudier et de modéliser les cinétiques d’usure sous sollicitations de fretting de façon à prédire
les durées de vie des interfaces et des traitements de surface (dépôts). Nous développons conjointement une
approche expérimentale et numérique (FEM). En nous appuyant sur une plateforme multi-échelle pour étudier
les phénomènes de fretting et sur une analyse de la cinétique d’usure par une approche énergétique, nous avons
pu relier l’évolution du volume d’usure en fonction de l’énergie de frottement dissipée dans l’interface (figure
(4.c)). La profondeur d’usure est ainsi reliée à un paramètre de densité locale d’énergie dissipée. Cette approche
a été validée avec succès (comparaison avec les profils expérimentaux). Outre le développement de modèles
24/127
physiques pour quantifier les cinétiques d’usure, une approche alternative basée sur l’Intelligence Artificielle
(réseaux de neurones) a été mise en place.
B.5.3
Fretting connectique Dans le cas d’un contact électrique soumis à des sollicitations de fretting, nous avons été amenés à étudier
l’influence non seulement du niveau vibratoire, mais aussi des processus d’usure liés au couple tribologique
utilisé. On montre que la durée de vie de la résistance électrique des interfaces dépend de la nature des
matériaux. Pour les couples non nobles (oxydables : étain), la durée de vie est associée à la cinétique de
formation d’un troisième corps isolant. Pour les couples nobles (non oxydables : or) la durée de vie est liée à la
cinétique d’usure du dépôt. S’inspirant d’un formalisme "fatigue", nous avons formalisé la durée de vie des
contacts électriques au travers d’une expression de type exponentielle. Enfin, nous avons développé une fonction
de passage qui permet d’extrapoler la durée de vie d’un connecteur à partir des courbes d’endurance établies à
partir d’essais laboratoire.
B.5.4
Fretting Usure sous Chargements Extrêmes : Pression et Température L’impact de la température sur les mécanismes d’usure n’est plus à démontrer. Dans ce cadre, nous avons
cherché à étudier l’impact de cycles variables de température (effet mémoire de l’interface) et à établir les
processus synergiques température / pression sur les mécanismes d’usure et de frottement (activation des TTS :
Tribological Transformed Structure). Nos recherches soulignent la complexité du phénomène. Ainsi, pour les
couples Inox/Inox on met en évidence un seuil critique de température Tg=225°C au dessus duquel, l’activation
d’une glaze layer réduit considérablement la cinétique d’usure. En revanche, pour les couples Titane, sensibles à
des mécanismes d’usure adhésive, on met en évidence l’activation de transferts et la création de TTS
(Tribological Transformed Structure) avec l’activation d’un processus de "distillation de l’air" dans l’interface
favorisant la formation de nitrures. La cinétique d’usure n’est alors plus dépendante de la température mais
principalement de la pression.
B.6
Conception robuste, fiabilité et optimisation 12 thèses soutenues, 11 thèses en cours, 18 articles publiés (ACL)
Ce thème trouve ses racines au travers des activités de deux groupes de l’équipe DFD que sont D2S à l’Ecole
Centrale de Lyon et le groupe de l’Enise. Dans le cadre du prolongement de l’extension des activités de l’équipe
de recherche technologique FIRST DESIGN (2001 à 2005), de nombreux développements ont étés menés sur ce
thème avec le souci d’être au plus près des réalités et des contraintes d’une conception réelle. Ainsi, en proposant
des stratégies de conception qui exploitent au mieux certains développements des précédents thèmes,
d’importantes avancées ont pu être réalisées sur l’optimisation, la fiabilité et la robustesse des conceptions. Ce
thème de recherche se conjugue au travers de trois axes majeurs.
B.6.1
Synthèse mécanique et calcul robuste Dans le cadre de cet axe un grand nombre de thèses ont été engagées toujours en étroite collaboration avec le
monde industriel. Ainsi les partenariats avec Renault et PSA ont donné lieu à plusieurs thèses axées sur des
synthèses mécaniques de véhicules divers. Ainsi, la synthèse du comportement routier s’est appuyée sur un
modèle complet qui a permis de définir l’ensemble des organes de liaison au sol d’un véhicule à partir des
prestations clients. Des améliorations de ce modèle ont récemment été apportées dans le cadre de la thèse de
Bruno LOYER en utilisant de nouveaux concepts d’ingénierie concourante et la théorie des jeux (figure 5). Ces
développements ont abouti à l’intégration optimale des systèmes de suspension active dans le cadre d’une
analyse mécatronique complète.
D’autres exemples pourraient être cités comme la synthèse de la sécurité au crash ou encore la synthèse
vibro-acoustique qui s’appuie sur une méthode de triple synthèse modale. Dans ce dernier cas, il a été possible,
au travers d’une vision systémique fonctionnelle, et d’une méthode d’optimisation originale d’améliorer les
prestations clients, en agissant sur les divers chemins vibro-acoustiques de l’énergie. Au-delà de l’approche de
synthèse des modèles mécaniques, le groupe D2S a activement collaboré au projet ALTAIR, labélisé EUREKA
par le ministère, dont la finalité est l’introduction d’une innovation mécatronique majeure dans les roulements.
On retrouve dans cet exemple d’application tout ce qui caractérise l’approche FIRST DESIGN qui avait été
initiée.
25/127
Figure 5 : Recherche de compromis entre prestations sur front de Pareto
B.6.2
Fiabilité La fiabilité est un concept important dans la définition des systèmes mécaniques. Il permet d’assurer les
objectifs fixés au système dans la durée et ses performances. Notre équipe s’est attachée à développer deux axes
forts autour de cette notion que sont la fiabilité des "systèmes intelligents" et les essais accélérés. Le premier
point cherche à mettre en place des lois optimales fiabilistes qui garantissent non seulement les performances du
système piloté, mais également le respect des contraintes de fiabilité. Une démarche originale s’appuie sur une
optimisation stochastique couplée à une notion de Modèle Multiple Adaptatif (MMA). Ce dernier point permet
de synthétiser un modèle mathématique concourant en assurant des transitions de manière structurée. Ces
travaux se poursuivent actuellement dans le cadre du projet Mecatronique@Lyon de l'institut Carnot I@L.
Au travers des lois physiques reliant l’état interne d’un composant, le temps et les contraintes, l’équipe a mis
en place une activité d’essais accélérés. La résolution de ce problème nécessite la connaissance des relations
impliquant la durée de vie (pour un niveau de contrainte donné) et un modèle d’accélération des paramètres de
cette durée de vie. Ce type de développement permet de définir de façon précise le cahier des charges associé à
la réalisation d’un banc d’essais optimum, ce qui est une des préoccupations majeures des constructeurs de
systèmes mécaniques innovants. Le banc développé par l’équipe pour le CETIM en est une belle illustration.
B.6.3
Optimisation non convexe Dans bien des cas, la conception optimale des structures passe par une problématique d’optimisation. On
constate aussi que les problèmes réels posés sont souvent associés à des fonctions coûts non différentiables et/ou
multimodales (donc non convexes) et/ou le domaine des solutions admissibles n’est pas convexe. C’est dans ce
cadre que nous avons proposé une méthode d’optimisation stochastique, baptisée Algorithme de Kalman
Heuristique (HKA), permettant une résolution efficace de ce type de problème. La méthode de résolution HKA a
été appliquée à la synthèse optimale (Critère H∞) d’un régulateur PID multi-variables pour un système de large
dimension. Ce type de problème (synthèse d’un régulateur de structure et de degré fixé) est non convexe, de
plus, les domaines de stabilité sont déconnectés, ce qui rend la résolution particulièrement difficile. Des travaux
complémentaires sont en cours afin de doter notre algorithme d’un mécanisme de recherche par essaims. Ceci
devrait permettre d’accroître les performances en termes de rapidité de convergence et d’optimalité globale de la
solution trouvée.
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C. Bilan scientifique détaillé de l'équipe "Mécanique des Milieux Hétérogènes – Géomatériaux et Procédés de Transformation" Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe MMH ‐ GPMT
27/127
C.1
Introduction L’équipe "Mécanique des Milieux Hétérogènes, Géomatériaux et Procédés de Transformation : MMHGMPT" regroupe un ensemble de compétences en mécanique des solides et ses applications industrielles dans
les secteurs des transports, de l’énergie, du génie civil et de la santé. Les domaines visés concernent les
structures et les milieux fortement hétérogènes (milieux vivants, matériaux naturels ou fabriqués par l’homme),
ainsi que les procédés de fabrication. Cette équipe s’inscrit fortement en appui des Pôles de compétitivité de la
région Rhône-Alpes, notamment Via Méca.
L’équipe développe et met en œuvre des modèles de comportement, des modèles numériques et des outils
expérimentaux pour apporter des réponses à des problèmes d’ingénierie complexes (souvent multiphysiques)
comme ceux rencontrés dans les matériaux naturels (géomatériaux), ainsi qu’en mécanique des surfaces et
dans le domaine des procédés de fabrication. Pour ce faire, les techniques de changement d’échelle permettent
de prendre en compte la physique locale à une échelle pertinente. Du côté expérimental, elle s’intéresse à des
méthodes incluant des techniques de mesure optiques, qui permettent d’identifier par résolution de problèmes
inverses les propriétés mécaniques ou physiques des structures.
Un des thèmes de recherche majeur concerne les procédés de fabrication avancés les conséquences qu’ils
induisent : microstructure, intégrité, état de surface. De nombreux projets sont ainsi conduits sur les procédés
d’usinage et de superfinition des surfaces tant du point de vue numérique qu’expérimental en s’appuyant, pour
ce dernier aspect, sur la Plateforme Procédés Hautes Performances installée à Saint-Etienne. La conception et
la fabrication des composites à matrice polymère, la modélisation des procédés par infusion et l'étude de la
durabilité des structures sous les effets combinés de la température et de l’humidité constituent un autre axe
fort dans le cadre de projets nouveaux du secteur des transports, plus particulièrement de l'aéronautique. Les
modèles et méthodes développées peuvent être spécifiques à un procédé ou présenter un caractère plus général
pour être appliqués à différents problèmes. Ces actions sont principalement conduites dans le cadre du
programme pluri-formation "Couplages multi-physiques à hautes températures", animé par J.-M. Bergheau.
Un apport majeur de l’équipe concerne la mécanique numérique de surfaces. Les approches développées
consistent à utiliser la modélisation numérique pour tenter d’expliquer les phénomènes observés
expérimentalement en tribologie et ainsi orienter le développement de nouveaux dispositifs au sein des équipes
du LTDS. Les applications traitées vont de l’industrie mécanique (métaux, céramiques) au génie Civil
(matériaux granulaires) en passant par l’industrie optique (polymères et verres) et optoélectronique (silicium,
…) ainsi que les surfaces des tissus vivants. L’ensemble de ces compétences en modélisation, a fait l’objet
d’une plateforme de simulation numérique, animée par J.-M. Bergheau au sein du LTDS.
La modélisation du comportement des matériaux à structure discrète constitue l’un des axes forts de sa
composante "mécanique des solides et géomatériaux", avec comme application essentielle, la modélisation des
géomatériaux et des ouvrages géotechniques. La modélisation multiphysique ou multiphasique de ces
matériaux et ouvrages sous sollicitations complexes est privilégiée, avec des objectifs de maîtrise de
l’environnement (stockage des déchets) et de maîtrise des risques naturels (érosion interne des digues ou
barrages en terre, sollicitations sismiques). Les applications couvrent un domaine très large: depuis la
définition des variables macroscopiques pertinentes pour le passage "micro-macro" à l’utilisation de méthodes
discrètes pour le calcul des ouvrages (barrages en enrochement).
Dans le domaine de la mécanique expérimentale, les méthodes optiques de champ ont permis de lever bon
nombre d'hypothèses expérimentales et de travailler sur des structures soumises à des sollicitations complexes.
Les données issues des méthodes optiques de champ sont d'une très grande richesse, puisqu'elles
concernent des chargements complexes et qu'une cartographie peut contenir jusqu'à un million de données
indépendantes. Il est possible également, à partir d'un jeu de résultats d'extraire des paramètres de l'essai, loi de
comportement du matériau ou conditions aux limites.
Dans le domaine de la santé, l’ingénierie mécanique non invasive des tissus vivants de manière générale et
de la peau humaine en particulier, se développe de manière forte dans notre équipe en collaboration avec les
autres membres du LTDS. Le développement de cet axe de recherche novateur et pluridisciplinaire a pour but
de contribuer à la compréhension du comportement mécanique de la peau humaine durant le vieillissement
naturel de l’homme et de l’effet de certains syndromes d’origine génétiques sur l’élasticité cutanée. Cette
activité de recherche est inscrite dans une démarche transversale au sein du LTDS et a permis de mener, en
complémentarité avec l’équipe TPCDI, des développements spécifiques sur les différents aspects de la
bio-ingénierie des tissus vivants. Pour consolider cette activité, un centre d’ingénierie cutanée a été mis en
place au sein du LTDS.
L’équipe MMH-GMPT est structurée en trois groupes intitulés : Mécanique numérique (resp : J.-M.
Bergheau), Mécanique des matériaux (resp : A. Vautrin), Mécanique des solides & Géomatériaux (resp : A.
Danescu). L’équipe s’est investie dans le développement de deux plateformes phares du LTDS : "procédés de
fabrication avancée, simulation numérique", et d’un centre d’ingénierie cutanée. Nous présentons ici une
synthèse de l’activité de l’équipe structurée en cinq thèmes principaux.
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe MMH ‐ GPMT
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C.2
Procédés de Fabrication 13 thèses soutenues, 15 thèses en cours, 56 articles publiés (ACL) C.2.1
Procédés de fabrication et Fonctionnalités des surfaces Dans le contexte de compétitivité mondiale, il est possible de faire le constat que les procédés de
fabrication sont de moins en moins perçus comme des procédés de transformation, d’ajout ou d’enlèvement de
matière, mais de plus en plus comme des procédés permettant de créer des matériaux et des surfaces avec un
rôle fonctionnel. Dans le domaine des procédés d’usinage, nos actions de recherche visent à améliorer la
compréhension des interactions ‘outil/surface usinée’ et ‘outil/copeau’ en vue de maîtriser l’intégrité de la
surface générée et la géométrie des copeaux. Ces actions se sont développées dans le cas de procédés de
tournage, de rectification, de pierrage et de toilage pour des matériaux métalliques. Elles ont consisté à
développer des bancs d’essais instrumentés permettant de quantifier les chargements thermomécaniques subis
par les surfaces usinées. En parallèle des modèles numériques ont été développés afin de prédire les gradients
de contraintes résiduelles et les changements de phase éventuels : des modèles globaux simulant la formation
des copeaux et la génération de surface, des modèles de prédiction de l’intégrité de surface à l’échelle
macroscopique ou à l’échelle du grain (cas de la rectification, du toilage, etc.). Des confrontations entre les
résultats expérimentaux et numériques ont permis de montrer les importants progrès réalisés dans la
compréhension et la quantification des mécanismes de coupe.
Figure 1 :Principe du tribomètre développé et de la modélisation associée
C.2.2
Méthodes numériques pour problèmes multiphysiques en procédés de fabrication La simulation numérique des procédés de fabrication nécessite de mettre en œuvre des modèles et
méthodes numériques permettant de prendre en compte les couplages entre les différents phénomènes
physiques mis en jeu. Ces modèles et méthodes peuvent être spécifiques à un procédé ou présenter un caractère
plus général pour être appliqués à différents problèmes. Ces actions sont principalement conduites dans le
cadre du programme pluri-formation "Couplages multiphysiques à hautes températures".
La problématique du soudage a fait l’objet de plusieurs développements numériques innovants. Pour
répondre au calcul des distorsions résiduelles de soudage sur de grandes structures (thèse de Y. Duan soutenue
en décembre 2007), et afin d’optimiser la séquence de soudage et les conditions de bridage, nous travaillons
sur une approche à 2 niveaux (méthode locale/globale). Les déformations plastiques calculées sur un modèle
local de la soudure sont injectées, comme des déformations initiales, dans un modèle global de la structure,
beaucoup moins fin dans la zone soudée que le modèle local. L’effet de séquence est obtenu en travaillant de
façon incrémentale, soudure après soudure. Ce travail se poursuit dans le cadre de la thèse de L. Koundé sur le
soudage hybride. Dans la problématique du soudage par résistance par point, la modélisation des conditions de
contact (principalement électrique) électrode-tôle et tôle-tôle joue un rôle clé sur la qualité des prédictions
obtenues. Dans ce contexte, il est apparu nécessaire de formuler un macroélément permettant de prendre en
compte l’évolution de la surface de contact (phénomène de macroconstriction) sur les résistances électrique et
thermique de contact.
La simulation numérique du procédé de soudage par friction-malaxage a fait l’objet de la thèse d’E.
Feulvarch soutenue en 2005. Les couplages entre l’écoulement de matière, les transferts de chaleur et
l’évolution de la microstructure sont traités dans une approche eulérienne dans un élément finis de type
P1+/P1. Cette approche a récemment été généralisée pour prendre en compte des géométries d’outils
quelconques dans une formulation ALE instationnaire tout à fait originale. La validation de la méthode par
comparaison avec des résultats expérimentaux est en cours en collaboration avec Polytech Lille.
Les travaux développés dans le domaine des procédés d’élaboration des matériaux composites organiques
par infusion (RFI - Resin Film Infusion et LRI- Liquid Resin Infusion), ont fait l’objet de la thèse de P. Celle
(2006). Le modèle original développé permet de décrire pour chaque constituant (la résine ou les fibres) et
pour chaque zone (film de résine placé sous les renforts ou résine dans le drainant placée au dessus, préformes
29/127
sèches, préformes saturées), les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de
l’énergie (pour la prise en compte des phénomènes thermo-chimiques).
Figure 2 :Profil d'aluminium lors d'une simulation d'oxydation interne avec production d'alumine"
C.3
Mécanique Numérique des Surfaces et Interfaces 5 thèses soutenues, 5 thèses en cours, 14 articles publiés (ACL) La modélisation des phénomènes physiques se produisant lors des contacts entre solides est une tâche
difficile, ce qui explique le grand déséquilibre en nombre entre les travaux expérimentaux et les travaux de
modélisation mécanique. Depuis quelques années, l’équipe "mécanique des milieux hétérogènes, géomatériaux
et procédés de transformations" a dédié une partie de ces activités à ce domaine en lien très étroit avec l’équipe
TPCDI du LTDS.
Notre apport consiste principalement à développer des modélisations couplées à des expérimentations fines
permettant de déterminer les propriétés mécaniques des matériaux de surfaces. Durant la période de ce
quadriennal, plusieurs actions ont été entreprises.
La modélisation du comportement viscoélastique et viscoplastique des polymères amorphes en indentation
et en rayure a fait l’objet de la thèse de N. Aleksy (soutenue en 2009). Ce travail a permis de développer une
modélisation fine des phénomènes de recouvrance et cicatrisation de ce matériau sous contact en corrélations
avec les observations expérimentales. Par ailleurs, une méthode d’identification de ces propriétés a aussi été
développée et validée expérimentalement sur polycarbonate, PMMA et polystyrène.
En ce qui concerne les matériaux fragiles, une modélisation de la plasticité du verre de silice à l’échelle
micrométrique a été développée en collaboration ave le Laboratoire Mixte CNRS/Saint-Gobain "Surfaces du
verre et Interfaces". Cette action devrait se poursuivre durant le prochain quadriennal en collaboration avec ce
même laboratoire et les laboratoires LPCML et LPMCN de l’Université Claude Bernard.
Figure 3 : Modélisation de la densification irréversible du verre de silice à l’échelle
micrométrique après indentation. A gauche : carte obtenue par micro-spectroscopie Raman. A
droite : carte obtenue à l’aide d’une loi de comportement de type mécanique des milieux
poreux. Article publié dans « Acta Materialia », 2008.
Une action nouvelle qui concerne l’étude du comportement mécanique des matériaux granulaires a été
initiée et a donné lieu au développement d’un dispositif de macro-indentation granulaire afin d’étudier plus
précisément le comportement des matériaux granulaires (géomatériaux, troisièmes corps) sous ce type de
sollicitation. Ce nouvel axe devrait aussi se poursuivre en intégrant la modélisation discrète et la technique de
mesure de champs.
30/127
En ce qui concerne l’étude de l’effet de la rugosité dans un contact statique ou avec glissement relatif entre
deux solides. Nos travaux ont consisté à développer des modèles de contact dans le cadre du GDR "Etanchéité
statique en milieux extrême" de 1997 à 2006. Cette activité a fait l’objet des thèses de A. Jourani (13
décembre 2005), et S. Mezghani (le 27 mai 2005).
C.4
Mécanique des Tissus Vivants : Application à la Peau Humaine 4 thèses soutenues, 4 thèses en cours, 16 articles publiés (ACL) L’ingénierie mécanique non invasive des tissus mous de manière générale et de la peau humaine en
particulier, se développe de manière forte dans notre laboratoire en collaboration avec des biologistes, des
dermatologues et des industriels. Cette activité de recherche est inscrite dans une démarche transversale au sein
du LTDS et a permis de mener en complémentarité avec l’équipe de TPCDI, des développements spécifiques
sur les différents aspects de la bio-ingénierie des tissus vivants. Le développement de cet axe de recherche
novateur et pluridisciplinaire a pour but de contribuer à la compréhension du comportement mécanique de la
peau humaine durant le vieillissement naturel de l’homme et de l’effet de certains syndromes d’origine
génétiques sur l’élasticité cutanée.
Les travaux initiés par notre équipe visent à développer des lois mécaniques spécifiques attestant du
caractère complexe du tissu cutané, et permettant toutefois des analyses phénoménologiques. Dans ce cadre,
des lois de comportement simples, mais néanmoins pertinentes, ont été développées (Thèse A. Delalleau, Prix
de la société Biomécanique) afin d’analyser les aspects non linéaires, visco-élastiques et incompressibles de la
peau humaine. Ces travaux se poursuivent dans le cadre de la thèse de G. Boyer pour étudier l’anisotropie de
la tension mécanique exercée par le réseau de fibres de collagène et de fibres d’élastine contenues dans le
derme. L’exemple de la figure 4, illustre la démarche expérimentale couplée avec la corrélation d’image et une
modélisation par éléments finis pour l’identification du champ des déplacements et l’anisotropie mécanique
des tensions locales.
Des activités de recherche centrées sur la problématique de la contention ont été lancées (thèse I. Gaied,
décembre 2005). Ce projet a pour but l’identification des propriétés des tissus biologiques mous (thèse L.
Bouten, décembre 2008). Ces travaux ont été menés avec succès en collaboration avec les sociétés Ganzoni SA
et BVSport. Des travaux annexes (Master C. Grandjar, 2007, financement INSERM) ont également été menés
sur l’identification de la vitalité des cellules osseuses via la mesure de leurs propriétés mécaniques par
indentation avec un microscope à force atomique.
Patins
Raideur mesurée sur avant bras (N/m)
0
40
315
30
45
20
10
270
0
90
Jeune
Agée
225
135
Figure 4 : Identification des propriétés mécaniques de la peau humaine in vivo par essai d'extensométrie.
a) Dispositif lors d’une mesure sur bras. b) Images prises lors de l'essai. c) Raideurs mesurées suivant
différentes directions en fonction de l’âge. d) Champ des déplacements identifié par modélisation éléments
finis.
31/127
C.5
Photomécanique et Identification 2 thèses soutenues, 8 articles publiés (ACL) Les méthodes optiques de champ ont permis au mécanicien de lever bon nombre d'hypothèses
expérimentales et de travailler sur des structures soumises à des sollicitations complexes. Actuellement, les
enjeux que soulèvent ces méthodes sont leur diffusion, avec la nécessité d'une caractérisation métrologique
acceptée par tous, l'exploitation des données, avec en particulier le dialogue expérimentation/outil numérique,
et l'identification de propriétés locales ou globales, et enfin les essais dans des conditions sévères (grandes
vitesses, fortes températures par exemple).
Les méthodes optiques de champ nécessitent également la définition d'une grandeur supplémentaire
caractérisant la distance de corrélation entre deux mesures d'une même carte, la résolution spatiale. Un travail
spécifique sur sa définition et sa quantification est en cours dans le cadre du GDR CNRS 2519. Ce travail sur
l'analyse d'erreur ne peut exister que dans la mesure où l'on maintient et utilise des méthodes optiques de
champ différentes. Ainsi, le laboratoire est porteur d'une méthode très peu utilisée, l'interférométrie
différentielle de speckle ou sur réseau. Cette méthode fait l'objet du projet ANR Jeune chercheur "Shearo3D";
il a pour objet son extension aux surfaces non-planes, dans le contexte spécifique d'essais portables, sur site
industriel.
A partir d'un jeu de résultats expérimentaux, il est possible d'extraire des paramètres de l'essai, loi de
comportement du matériau ou conditions aux limites. Enfin, les méthodes optiques de champs, couplées à des
stratégies d'identification, peuvent permettre la mise en évidence et la quantification d'hétérogénéités dans le
matériau, et de quantifier la perte de propriété mécanique subie localement. Les outils et méthodes développées
dans le cadre de cette activité ont été utilisés plus régulièrement dans deux domaines applicatifs, l'optimisation
des conditions de fabrication et la mécanique du vivant.
Figure 5 : Champs de vitesse lors d'un essai d'indentation sur un lit de sable par corrélation d'images
C.6
Mécanique des Solides et Géomatériaux 6 thèses soutenues, 3 thèses en cours, 11 articles publiés (ACL) Les problèmes de génie civil à forts enjeux (conservation du patrimoine stratégique ou aménagement en
site stratégique) sont étudiés à différentes échelles, celle du Volume Elémentaire Représentatif (VER) comme
celle de l’ouvrage. Ils sont traités par approche continue ou via une modélisation discrète des constituants du
sol. Enfin, de nouveaux thèmes de recherche mettant en jeu des phénomènes multiphysiques, solides et fluides
notamment, ont émergé durant ce quadriennal.
C.6.1
Sols et transferts dans les sols La contribution de l’équipe dans l’étude du comportement des sols consiste à développer des
modélisations capables de rendre compte du comportement des sols sous sollicitations complexes. Cette action,
qui fédère plusieurs chercheurs européens (LTDS, ENTPE, Institut de Géotechnique de Vienne), a consisté à
mener un nombre important de campagnes expérimentales sur le sable de référence Hostun RF en état très
lâche et saturé, donc sujet à la liquéfaction. Les essais triaxiaux avec préchargement, conduits à l'ENTPE ont
mis en évidence l'influence fondamentale de l'histoire du chargement sur le comportement. Ces études
expérimentales ont été complétées par des modélisations élastoplastiques montrant précisément les
insuffisances de la plupart des modèles actuels. Une thèse est actuellement en cours pour examiner la
pertinence des modèles de type Bounding Surface. En partenariat avec EDF-CIH, un modèle plus robuste de
comportement des sols à destination de l’ingénieur a été proposé. Cependant, le niveau cyclique du modèle
phénoménologique CJS développé dans l’équipe se poursuit, sur la micromécanique des matériaux granulaires.
32/127
A l’échelle de l’ouvrage, le comportement des barrages au séisme est étudié au travers d’une collaboration
avec l’Université de Tizi Ouzou (Algérie). La prise en compte de la variabilité spatiale du mouvement
sismique sur la réponse du barrage de Keddara (Algérie) a été en particulier étudiée. Par ailleurs, l’approche
discrète comme outil d’étude et de dimensionnement des barrages en enrochement se finalise en collaboration
avec EDF-CIH.
C.6.2
Homogénéisation des milieux à structure discrète Cette thématique couvre les actions de recherche dans le domaine des matériaux à structure discrète à
plusieurs échelles : structures ordonnées à l’échelle nanométrique et matériaux granulaires à l’échelle du VER.
Lorsque les particules considérées dans un échantillon granulaire présentent un ratio de forme différent de 1,
de grands écarts sont observés entre la distribution moyenne des forces de contact issue des simulations
numériques et les distributions moyennes analytiques de forces de contact disponibles dans la littérature. Dans
ce cadre, et dans le cadre plus général de l’homogénéisation des milieux granulaires, nos travaux ont consisté
en la définition d’une variable interne appropriée, permettant de rendre compte de l’influence de la forme des
particules sur la distribution moyenne des forces de contact au sein du milieu étudié. L’hypothèse essentielle a
été de proposer comme variable interne, des quantités non locales (définies à partir de moyennes sur tout
l’échantillon) conférant ainsi un caractère non local à la relation entre la distribution des forces de contact et la
contrainte macroscopique. Ces propositions ont permis de réduire significativement les écarts entre les
distributions numériques et théoriques des forces de contact.
Dans le cadre du PPF – CEGEO, le travail de thèse de N.-S. Nguyen concerne le lien entre la
microstructure (prise en compte à travers une échelle intermédiaire) et la déformation locale. Les résultats
obtenus montrent une forte corrélation entre les directions principales de la déformation macroscopique et
l’anisotropie des structures mésoscopiques (méso-structures). Ces résultats, ainsi que la corrélation entre la
méso-structure et les contraintes à l’échelle mésoscopique (en cours d’étude), sont deux éléments nouveaux à
l’échelle du VER dont la compréhension et l’étude quantitative, en lien avec les lois phénoménologiques
macroscopiques, restent largement ouverts. L’analyse des résultats numériques montre que des phénomènes
spécifiques, associés à des conditions aux limites de type structure, apparaissent sur le bord des échantillons, ce
qui est en désaccord avec la définition d’un VER au sens de l’homogénéisation. Afin de contourner cette
difficulté, nous avons entamé l’étude d’un VER soumis à des conditions partiellement périodiques sur le bord,
afin d’identifier les dissipations microscopique et macroscopique, pour des simulations en régime quasistatique, dans l’objectif de se placer dans un cadre théorique valide du point de vue de l’homogénéisation
statistique.
Figure 6 : Caractérisation de la connectivité d'un milieu granulaire [ AP/T-08-E2-1 ]: La figure montre
l'ensemble des points de l’espace des vides situés à une distance supérieure à x (m) donnée par le code de
couleur. Ne sont montrées que des distances supérieures à 1mm. On obtient ainsi une indication sur la
connectivité du milieu pour une particule de 1mm de rayon.
La modélisation réaliste du comportement des matériaux granulaires comporte deux volets, l’un relevant de
la géométrie des particules (PPF CEGEO, suite du projet régional GEODIS), le deuxième vise à mieux cerner
l’évolution de la structure interne des matériaux granulaires lors de sollicitations cycliques. Nous avons
analysé le niveau optimal de discrétisation de la géométrie des particules sur la texture granulaire à partir de
simulations numériques utilisant la Méthode des Eléments Discrets. Nous avons comparé la réponse
mécanique de différents échantillons à une sollicitation biaxiale, en faisant uniquement varier un paramètre
caractérisant l’écart de la forme choisie par rapport à un disque. Les échantillons sont composés de polygones
convexes irréguliers (hexagones allongés ou octogones). La possibilité pour les particules polygonales d’avoir
des contacts face/face modifie leur comportement macroscopique par rapport à celui de l’échantillon composé
33/127
de disques (augmentation de la résistance au cisaillement) ainsi que leur comportement microscopique
(transmission des forces de contact, nombre de coordination). L’éventuelle modification de la forme des
particules suite à une rupture mécanique, a également été prise en compte par différents modèles locaux de
rupture.
C.7
Conclusion Le rayonnement de l’équipe MMH-GMPT s’opère au niveau national et international (deux prix de thèse :
G. Kermouche, A. Delalleau), et un prix poster (G. Boyer, 2eme année de thèse). La plupart des membres de
l’équipe sont régulièrement sollicités pour l’expertise de projets régionaux, ANR, européens, ainsi que pour
l’expertise de publications internationales et la présidence des sessions thématiques dans différentes
conférences internationales.
Au niveau régional, les activités de l’équipe s’intègrent dans les tissus de recherche par différentes actions
dans les pôles de compétitivité (Viameca, Sportaltec..) ainsi que dans le cadre des projets de l'institut Carnot
I@L. Des actions collaboratives dans ce cadre se concrétisent par la réalisation de projets de doctorats "multisites", de plateformes ou des investissements communs au sein du laboratoire.
Notre participation à la vie de la communauté se manifeste aussi par une forte contribution à l'animation
scientifique, à travers l'organisation de journées thématiques, de colloques nationaux, de conférences
internationales. Notons que depuis 2005, l’équipe MMH-GMPT a organisé trois conférences internationales et
deux conférences nationales.
Les collaborations scientifiques internationales, se sont également traduites par des thèses en co-tutelle
(Tunisie, Maroc, Algérie, Chine) et l’accueil régulier de professeurs invités (Suède, Roumanie, Tunisie, Maroc,
Colombie, …).
L’équipe MMH-GMPT présente un bon niveau de production scientifique, avec environ 2 publications
annuelles par enseignant - chercheur. Les jeunes docteurs formés au laboratoire s'insèrent facilement dans le
monde professionnel.
34/127
D. Bilan scientifique détaillé de l'équipe "Tribologie, Physico‐Chimie et Dynamique des Interfaces"
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe TPCDI
35/127
D.1
Introduction La maîtrise des interfaces tribologiques est au coeur des activités de recherche de l’équipe "Tribologie,
Physico-Chimie et Dynamique des Interfaces" (TPCDI). Notre objectif principal est la compréhension
fondamentale des phénomènes de contact, de frottement, d’usure et de lubrification, pour d’une part contribuer à
l’accroissement des connaissances et d’autre part répondre aux exigences de plus en plus sévères de notre société
face aux enjeux actuels (transport, énergie, développement durable, santé).
Les multiples origines des sollicitations (mécanique, thermique, chimique, …) nécessitent une approche
résolument pluridisciplinaire à laquelle notre équipe peut répondre grâce à la diversité culturelle et la
complémentarité de ses personnels, mécaniciens, physico-chimistes, spécialistes des matériaux. Une autre
spécificité de notre démarche résulte de l’amplitude des échelles mises en jeu dans un problème tribologique,
tant sur le plan spatial que temporel. Si les différentes échelles spatiales (de la molécule aux systèmes
mécaniques) sont depuis longtemps considérées dans les activités de recherches de l’équipe, la prise en compte
des effets dynamiques induits dans un contact frottant et notamment des phénomènes transitoires s’est
particulièrement développée au cours de ces dernières années. L’hétérogénéité, qu’elle provienne des éléments
du contact (matériaux, lubrifiant, …) ou qu’elle résulte de l’évolution du tribosystème au cours de la
sollicitation, est un autre élément caractéristique des systèmes que nous étudions.
Pour conduire ces recherches, notre équipe, composée de 15 enseignants-chercheurs et de 8 chercheurs avec
le support de 10 personnels techniques permanents, s’appuie sur une expérimentation poussée à ses limites qui
utilise des appareils commerciaux mais surtout des dispositifs originaux que nous concevons, construisons et
faisons évoluer en réponse à nos besoins spécifiques. Conjointement à ces développements instrumentaux, nous
faisons constamment progresser la compréhension et l’interprétation des résultats. Nos outils sont organisés en
trois plateformes expérimentales, une plateforme de tribométrie avancée qui comprend des tribomètres
conventionnels et de nombreux tribomètres originaux développés en interne, une plateforme de caractérisations
de surface qui associe à la fois des outils performants de caractérisations physico-chimiques et analytiques et des
outils de caractérisations nano-mécaniques et topographiques pointus, ainsi qu’une plateforme spécifique
d’ingénierie cutanée. Des modélisations variées, éléments finis, automates cellulaires, modélisations
moléculaires et statistiques, modélisations mécaniques et modélisations physiques complètent ces outils.
Les recherches menées au cours de la période janvier 2005 – juin 2009 concernent principalement six
thématiques dont les objectifs et les principaux résultats sont synthétisés ci-après. Les partenariats académiques
ou industriels dans lesquels ces recherches s’inscrivent ainsi que leurs retombées sont précisés au fur et à mesure
du texte, témoignant de la visibilité nationale et internationale de nos travaux. La forte implication de notre
équipe dans la création et l’animation du laboratoire international associé (LIA) ElyT Lab entre l’Université de
Tohoku (Japon), l’Ecole Centrale de Lyon et l’INSA de Lyon, en est une autre illustration.
D.2
Ingénierie des surfaces et tribologie 7 thèses soutenues, 9 thèses en cours, 62 articles publiés (ACL), 5 brevets publiés Les recherches menées dans cette thématique ont pour objectif l’étude de solutions technologiques
innovantes pour minimiser les pertes par frottement, réduire l’usure ou optimiser la lubrification, par des
traitements adaptés des surfaces frottantes ou la réalisation de revêtements appropriés. Dans ce contexte, nous
nous attachons à mieux comprendre le comportement des surfaces et des couches minces mises en jeu dans les
contacts tribologiques et développons en parallèle des moyens d'essais performants permettant des
expérimentations de pointe ainsi que des modélisations multi-physiques des processus tribologiques.
Dans ce cadre, la compréhension du phénomène de supra-glissement, qui conduit à des coefficients de
frottement extrêmement faibles, de l’ordre de quelques millièmes, est un des sujets développés. Plusieurs
systèmes permettent d’observer ce phénomène intéressant du point de vue de la réduction de la consommation
d’énergie : les dichalcogénures d’alcalins tels que le MoS2 ou le WS2 sous ultra-vide grâce à leur structure
lamellaire particulière (collaboration avec la JAXA, agence spatiale japonaise par exemple), les couches de
carbone amorphe hydrogéné (a-C:H) pour lesquelles nous avons démontré le rôle joué par l’hydrogène et les
couches DLC non-hydrogénées (ta-C), lubrifiées avec une base synthétique contenant un additif à base d’ester de
polyols (collaboration avec la société Nissan Motor). Pour ces dernières, des simulations en dynamique
moléculaire (collaboration académique avec CALTECH, Californie) ont complété le volet expérimental pour
tenter d’expliquer l’origine de ce phénomène. Les résultats obtenus ont conduit Nissan à produire des pièces
recouvertes de ta-C pour le contact came/poussoir dans les moteurs, calculant que l’économie de carburant
pouvait atteindre 5%. De plus, l’absence de phosphore, de soufre et de métaux dans les contacts en fait un
système non polluant. Ces travaux ont reçu en 2009 le prix Carlos Ghosn 2007 décerné par la société Nissan.
La compréhension des processus d’endommagement et l’optimisation du choix des surfaces pour un contact
soumis à une sollicitation tribologique est un autre axe de recherches de ce thème. Une approche énergétique
locale de l’usure nous a permis par exemple de caractériser la durabilité de revêtements destinés à augmenter la
résistance à l’usure de mécanismes afin de mieux comprendre et de prédire leur comportement tribologique.
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe TPCDI 36/127 En agissant sur la texture des surfaces, il est aussi possible d’améliorer la lubrification par la modification de
l’écoulement du fluide en contact avec les parois solides. Ainsi, en partenariat étroit avec HEF et le Laboratoire
Hubert Curien de l’Université de Saint-Etienne, nous avons montré que la présence de micro-cavités de
géométrie contrôlée, générées par faisceaux laser femtoseconde sur la surface, entraîne une augmentation de
pression du lubrifiant confiné dans la micro-cavité. Lors de son passage dans le contact cisaillé, il devient quasisolide et déforme élastiquement les solides générant une sur-épaisseur dans le sens du glissement (figure 1).
Sens du glissement (a)
(b)
Figure 1 : Passage d’une micro-cavité (diamètre 45 µm,
profondeur 160 nm) dans un contact EHD, soumis à un taux de
glissement de 50%. On constate expérimentalement (a) et
numériquement (b) la présence d’une traînée à l’arrière de la
cavité qui indique une augmentation locale de l’épaisseur.
Ce travail, initié dans le cadre d’une thèse, a donné lieu à un brevet déposé en commun par HEF, DELWEST
Europe, l'Université Jean Monnet et l'Ecole Centrale de Lyon (AP/B-08-E3-2). Il se poursuit dans le cadre d'un
projet ANR PREDIT, piloté par PSA, sur la réduction des pertes par frottement dans les moteurs en utilisant la
micro-texturation des surfaces.
D.3
Tribochimie pour la maîtrise de l’usure et du frottement 8 thèses soutenues, 5 thèses en cours, 28 articles publiés (ACL), 1 brevet déposé La tribochimie étudie, en conditions tribologiques sévères, les interactions entre les additifs et les surfaces
ainsi que les modifications physico-chimiques de la matière induites par la sollicitation mécanique. Dans un
contexte de réduction des émissions polluantes, de baisse de la consommation d’énergie et d’accroissement de la
durabilité, elle aide à comprendre les mécanismes d’action des additifs de lubrification et à optimiser les
procédés et les systèmes.
Notre approche consiste à coupler des expériences sur simulateurs de frottement dans des conditions
s’approchant des sollicitations réelles avec la caractérisation fine du système triboformé (propriétés physicochimiques, mécaniques et structurales). Cette approche multidisciplinaire a par exemple été utilisée pour
comprendre l’action du dithiophosphate de zinc (ZDDP), additif anti-usure des huiles moteurs, dans la
perspective de son remplacement par des additifs moins polluants. Nous avons montré que la réaction entre le
phosphate de zinc et l’oxyde de fer est une étape majeure du mécanisme d’action de l’additif. Elle a pu être
simulée en dynamique moléculaire grâce à une collaboration dans le cadre du LIA ElyT Lab. Un article publié
sur ce sujet (ACL-08-E3-22) a reçu en 2009 le "Best Paper Award" décerné par la STLE (Society of Tribologists
and Lubrication Engineers). Parallèlement, nous avons étudié l’efficacité anti-usure d’orthophosphates de zinc
(ZP), additifs de composition chimique proche mais non soufrés (collaboration avec le Laboratoire de Sciences
de la Terre, ENS Lyon). En couplant essais tribologiques, analyses par spectroscopie Raman, mesures
électriques par AFM conductrice et caractérisations mécaniques par nanoindentation, nous avons montré une
amorphisation du ZP, l’absence de polymérisation des chaînes de phosphate sous l’effet de la pression et observé
la formation sur les surfaces d’un tribofilm de phosphate protecteur et isolant, de morphologie et de
comportement mécanique comparables au tribofilm de ZDDP, ce qui confère à cet additif une bonne efficacité
anti-usure (figure 2).
Nous nous intéressons aussi à la compréhension de l’action mécano-chimique des additifs dans le cadre de la
réduction des coûts énergétiques du procédé de broyage des minéraux. Dans le cadre d’une thèse CIFRE, nous
avons évalué le rôle des additifs sur la taille limite de broyage, sur la sensibilité à la fatigue du CaCO3 et sur la
modification des énergies de surfaces des particules. Un brevet a été déposé avec la société Coatex (en cours de
publication). Ce travail va se poursuivre dans le cadre d’un projet inter-laboratoire de l’institut Carnot
Ingénierie@Lyon (I@L), en collaboration avec le LaMCoS, le CETHIL et le LPMCN, pour comprendre les
mécanismes de fissuration et de réagglomération en présence d’additifs lors du broyage à sec de minéraux, en
intégrant les aspects thermiques.
Par ailleurs, pour aller plus loin dans la compréhension des mécanismes réactionnels à l’origine des
performances des additifs, nous avons développé une modélisation expérimentale des interactions chimiques en
utilisant des molécules simplifiées contenant les fonctions actives désirées. Cette démarche originale consiste à
amener ces additifs en phase gazeuse jusqu’aux surfaces. Nous avons développé pour cela un tribomètre
fonctionnant sous environnement gazeux contrôlé, couplé à des outils d’analyses de surface in situ (XPS et AES)
pour l’analyse des surfaces frottantes et des produits gazeux formés lors des réactions tribochimiques. Plusieurs
études originales portant sur la compréhension des mécanismes d’actions des additifs utilisés dans des domaines
aussi variés que la lubrification des moteurs automobiles ou la mise en forme des métaux, ont été réalisées.
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe TPCDI 37/127 O
P
P
Intensité Raman (u.a.)
P
O-
Relâchement
de la pression
20.7 GPa
17.9 GPa
14.1 GPa
11.8 GPa
(b)
7.7 GPa
5.1 GPa
3.2 GPa
2.8 GPa
2.1 GPa
1.7 GPa
1.2 GPa
0.1 MPa
720
800
880
960
1040
1120
1200
1280
(a)
Nombre d’onde (cm-1)
D.4
Figure 2 : (a) Suivi par spectroscopie Raman des évolutions
structurales du ZP en fonction de la pression hydrostatique
appliquée dans une enclume diamant, (b) Observation par
AFM d’un tribofilm de ZP.
Tribologie des interfaces et des milieux hétérogènes 9 thèses soutenues, 7 thèses en cours, 26 articles publiés (ACL), 1 brevet publié Dans de nombreux systèmes tribologiques, les interfaces formées sont souvent perturbées par la présence de
différentes phases, générées par le contact lui-même ou provenant de son environnement. Les recherches
conduites au sein de cette thématique visent à comprendre l’impact de ces hétérogénéités. Les milieux poreux et
enchevêtrés, qui font intervenir des phases solides, liquides et gazeuses, en sont une illustration particulièrement
complexe. Dans ce cadre, nous avons par exemple étudié l'usure par abrasion d’un matériau alvéolaire récurant
en milieu multiphasique, en fonction des caractéristiques morphologiques de la surface abrasive modèle.
Un autre exemple concerne les effets du vieillissement des lubrifiants (formation de suies) sur les
mécanismes de lubrification, sujet critique pour la lubrification des moteurs à combustion interne. Pour cette
étude, l’imagerie rapide pour la visualisation du contact couplée à des mesures instantanées des efforts a permis
de mieux comprendre les phénomènes d’usure observés.
Il est aussi possible d’introduire une hétérogénéité dans un contact afin d’améliorer un comportement
tribologique. Dans le cadre de la lubrification en phase aqueuse utilisée pour la mise en forme des métaux, nous
avons étudié l’efficacité des dispersions de cire pour le procédé de tréfilage. Un mécanisme de lubrification
impliquant des phénomènes de physisorption a été proposé. L’article publié sur ce sujet (ACL-07-E3-24) a reçu
en 2009 le prix E. Bisson de la STLE. Ces nouvelles formulations de dispersions simples ont également été
testées avec succès en conditions réelles de tréfilage, ce qui a conduit au dépôt d’un brevet (AP/B-08-E3-1).
Un autre volet de ces recherches porte sur l’utilisation de nanoparticules comme additif de lubrification. Un
des résultats les plus spectaculaires sur ce sujet concerne le mécanisme d’action des fullerènes de WS2, pour
lequel il a été démontré que dans un contact, les fullerènes subissaient une exfoliation de leurs couches une à une
alimentant ainsi en continu le contact en feuillets de WS2. La thèse réalisée sur ce sujet a reçu en 2007 le prix «
Le Monde » de la recherche universitaire (AP/T-05-E3-2). L’intérêt de la communauté scientifique, des
compagnies pétrolières et des fabricants d’additifs pour ces nouveaux nanolubrifiants s’est traduit par la mise en
place d’un consortium européen composé à parts égales d’industriels et d’institutions académiques,financé dans
le cadre du FP7 à travers le projet "Addnano".
Nous avons aussi mené plusieurs études sur l’ajout de charges dans les polymères pour accroître leur
résistance à l’usure. Nos travaux ont par exemple porté sur les élastomères chargés utilisés pour les joints
d’étanchéité des roulements ou pour les pneumatiques. Des tribomètres ont été développés pour reproduire les
faciès d’usure particuliers des pièces réelles, tels que les « rides » observées sur les pneumatiques (figure 3), de
manière à mieux comprendre leurs mécanismes de formation.
Direction du déplacement du frotteur
100 µm
(a)
(b)
(c)
Figure 3 : Observation par MEB (a) de rides, (b) de rides avec languettes, formées sur un élastomère chargé
sollicité en frottement. (c) Simulation de la formation d’une languette par un automate cellulaire 2D.
La nano-structuration des couches minces est un autre domaine auquel nous nous intéressons. Avec des
financements de la Région Rhône-Alpes ou dans le cadre du LIA ElyT Lab, nous étudions par exemple des
couches minces DLC nano-composites dans lesquelles sont incorporées des inclusions conductrices de manière à
moduler leur résistance électrique. Des résultats prometteurs, faible coefficient de frottement et couche
conductrice, ont été notamment obtenus pour des inclusions d’iridium.
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe TPCDI 38/127 D.5
Phénomènes transitoires en tribologie 3 thèses soutenues, 3 thèses en cours, 21 articles publiés (ACL) Les analyses menées sur les problèmes d'interaction en tribologie et vibroacoustique sont habituellement
réalisées en régime permanent ou stationnaire lent. Pourtant, les vibrations induites dans le frottement et/ou la
complexité introduite par le grand nombre d'individus en interaction, conduisent par exemple à des ruptures de
film lubrifiant, du bruit de frottement, etc. Ceci nous a incité à étudier ces phénomènes temporels rapides à des
courtes échelles de temps mais aussi à élaborer des approches statistiques lorsque ces phénomènes se présentent
en grand nombre. Ainsi, afin d'améliorer la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu lors de la
dissipation par frottement, par enlèvement de matière et par rayonnement acoustique, nos recherches dans ce
domaine s'appuient sur les deux axes suivants : l'analyse élémentaire des phénomènes dynamiques rapides et
l'analyse statistique des phénomènes d'interaction complexe (financement par programme ANR blanc en 2006).
Les phénomènes transitoires peuvent être liés à la dynamique propre de la sollicitation mais aussi à la
dynamique du matériau confiné dans un contact (couche interfaciale ou film lubrifiant). La méthodologie mise
en œuvre pour étudier les corrélations entre l’organisation moléculaire sur les surfaces et la réponse en
frottement de l’interface consiste à coupler des expériences multi-échelles sur des outils développés au sein de
l’équipe à de la modélisation mécanique et physique. Par exemple, lors d’expériences de cisaillement de milieux
confinés, des phénomènes transitoires d’accommodation du glissement ont pu être mis en évidence à chaque
changement de vitesse et leur apparition a été corrélée à la structure moléculaire de la couche confinée.
La vibroacoustique des contacts frottants est un autre domaine étudié dans cette thématique. Sous faible
pression de contact, le contact est constitué par une multitude de spots dont l'échelle est celle des aspérités de
surface. Pour ces interfaces dites multicontacts, le bruit de frottement est une manifestation de la vibration
induite. Le tribomètre acoustique développé au LTDS permet de mesurer ce bruit de rugosité dans le cas de
surfaces calibrées et de corréler le niveau sonore aux caractéristiques des solides et de la sollicitation.
Par ailleurs, dans le domaine de la vibroacoustique statistique, lorsque les modes de résonance des structures
sont indiscernables et trop nombreux pour être connus de manière déterministe, nous avons développé des
méthodes qui permettent de résoudre des problèmes complexes où une partie de la structure vibre à basse
fréquence alors que le rayonnement acoustique est à haute fréquence. La thèse qui a porté sur ces travaux (AP/T05-E3-3) a été primée lors du Congrès Français de Mécanique en 2005.
D.6
Apport de la tribologie au monde du vivant 3 thèses soutenues, 3 thèses en cours, 18 articles publiés (ACL), 2 brevets publiés et 2 déposés La caractérisation et la maîtrise des surfaces et des interfaces sont aussi déterminantes dans le monde du
vivant, au niveau des contacts au sein des systèmes biologiques, qu’ils soient naturels ou artificiels.
Dans ce cadre, conjointement avec l’équipe "Mécanique des Milieux Hétérogènes, Géomatériaux et Procédés
de Transformation" du LTDS, nous menons un travail original qui a pour but la compréhension du
comportement mécanique et tribologique du tissu cutané et le développement de modèles rhéologiques prédictifs
des modifications biophysiques survenant dans la peau au cours du vieillissement ou suite à l’application de
traitements médicamenteux ou de produits cosmétiques. La caractérisation mécanique et tribologique in vivo de
la peau, tissu multi-couches, hétérogène et anisotrope, a ainsi fait l’objet de développements d’outils originaux
non invasifs et de modélisations spécifiques pour étudier le comportement viscoélastique des différentes couches
cutanées. Menées en collaboration avec des spécialistes de la dermatologie, de la pharmacie et de la cosmétique,
ces recherches ont donné lieu au dépôt de trois brevets et au transfert de notre savoir-faire dans le milieu
industriel (Laboratoire Pierre Fabre, L’OREAL, Yves Rocher). Ces études s’étendent à la caractérisation des
tissus capillaires dans le but de comprendre les liens entre les propriétés mécaniques et tribologiques des
cheveux et leurs caractéristiques (brillance, douceur) ainsi que l’effet des traitements visant à les améliorer.
Les problématiques du toucher et de la perception tactile sont indissociables de ces recherches, qu’elles
soient vues du côté de la peau comme récepteur sensoriel ou du côté de la quantification de l’information perçue.
Les travaux réalisés au laboratoire dans ce domaine se placent à l’interface entre la tribologie et la
vibroacoustique. Les résultats obtenus sont à l’origine du développement d’une sonde spécifique qui joue le rôle
d’un doigt humain. Lors du glissement de la sonde sur une surface, les vibrations et le bruit engendrés par le
frottement sont enregistrés, ce qui permet de quantifier le toucher. Cette sonde tribo-acoustique a fait l’objet d’un
brevet CNRS (AP/B-05-IE-2) et a été retenu parmi les faits marquants du CNRS en 2007.
Dans le domaine chirurgical, l’analyse tribologique associée au développement de matériaux modèles imitant
le matériau biologique permet de simuler des contacts représentatifs des conditions d’interventions pour
l’entraînement des chirurgiens. Dans le cadre du LIA ELyT Lab, le contact frottant entre un cathéter et un
hydrogel simulant une artère (le Poly-Vinyl-Alcool, PVA) est étudié afin de comprendre et d’optimiser le
comportement tribologique du PVA en jouant sur conditions de préparation du matériau. A partir des résultats
d’essais réalisés sur un tribomètre développé spécifiquement, l’utilisation d’une approche fondée sur la courbe
de Stribeck a permis de relier le comportement en frottement du matériau à ses conditions d’élaboration
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe TPCDI 39/127 (concentration du PVA, taux de saponification et degré de polymérisation). En ajustant les caractéristiques du
PVA, il est ainsi possible d’obtenir un comportement tribologique déterminé (figure 4).
Coefficient de frottement
0.04
0.03
0.02
0.01
M17 12%
M10 17%
0.00
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Viscosité x Vitesse x G’2/3 x Charge1/3 [10-7]
D.7
(a)
(b)
Figure 4 : (a) Courbes de frottement de Stribeck pour
différents types de PVA en contact avec une bille,
(b) Contact entre un cathéter et le biomodèle en PVA.
Sciences humaines et tribologie 2 thèses soutenues, 1 thèse en cours, 5 articles publiés (ACL) Cette thématique est un nouvel axe de recherche du laboratoire proposé à l’issue de la période quadriennale
précédente. Sa pertinence et sa maturité sont maintenant démontrées comme en témoigne la nature des
recherches menées, dans le cadre de thèses, de projets soutenus par l’ANR, par les programmes
interdisciplinaires du CNRS, ou encore via un GDR. Nécessairement collaboratives, les recherches menées dans
ce cadre mettent les compétences en tribologie du laboratoire au service de disciplines issues des sciences
humaines. La majorité des problématiques étudiées dans cette thématique relèvent du domaine de
l’archéotribologie qui met à profit la complémentarité des approches des tribologues et des tracéologues pour
mieux comprendre les phénomènes d’endommagement des outils archéologiques. Les objectifs sont de replacer
les outils dans le contexte de leur utilisation par les groupes anciens et de progresser dans la connaissance des
traditions techniques, de leur perpétuation ou de leur disparition. Le champ d’application couvre tous les types
de détérioration observés sur du matériel archéologique suite à un usage, par exemple la coupe et le battage de la
paille, ou une fabrication telle que le forage de la pierre.
D.8
Conclusion Ce bilan synthétique permet de montrer comment nos travaux s’inscrivent dans le contexte de la stratégie
nationale de recherche. En termes de protection de l’environnement et de développement durable, nos résultats
contribuent notamment à la diminution de la consommation énergétique ainsi qu’à l’augmentation de la fiabilité
et de la durabilité des systèmes dans le secteur des transports ou des procédés industriels. Nos recherches
participent aussi à la mise au point de solutions technologiques innovantes dans le domaine des matériaux
(nouveaux additifs, matériaux nano-structurés, …). Enfin, en ce qui concerne la santé et le bien-être, les études
réalisées concourent à améliorer les conditions de vie par exemple par la réduction des nuisances ou via les
progrès réalisés concernant les matériaux biocompatibles et les biomodèles, ou dans le secteur de la cosmétique.
Pour compléter ce bilan avec quelques éléments quantitatifs, dans le cadre de nos recherches, 45 thèses ont
été soutenues, dirigées ou co-dirigées par des membres de l’équipe et 29 sont en cours, certaines étant plurithématiques. Nos recherches s’appuient également sur des projets collaboratifs nationaux ou internationaux. Par
exemple, dans le cadre des appels d'offres compétitifs nationaux, des membres de l’équipe ont été ou sont
impliqués dans 18 projets nationaux, pour un budget de plus de 3,2 M€.
En parallèle, une forte activité de valorisation traduit notre attachement à répondre à des problèmes réels de
la société. Ainsi pour les années 2007 et 2008, les membres de l’équipe ont eu la responsabilité scientifique
d’une centaine de contrats industriels avec des entreprises nationales ou internationales, pour un montant total
d’environ 1,9 M€. Ils sont aussi fortement impliqués dans l’institut Carnot Ingénierie@Lyon (I@L).
Enfin, les résultats que nous avons obtenus ont donné lieu à une production scientifique conséquente puisque
sur la période 2005-2009, les membres de l’équipe (tous publiants) ont publié plus de 210 articles dans des
revues internationales à comité de lecture référencées, soit 3 articles par personne équivalent temps plein
recherche et par an. Notre visibilité nationale et internationale est aussi attestée par les 57 conférences invitées
portant sur nos recherches (dont 85% présentées dans des congrès internationaux), par notre participation à
l’organisation de colloques internationaux ainsi que par la présence de membres de l’équipe dans les comités
éditoriaux de plusieurs revues internationales.
Bilan Scientifique LTDS 2005‐2009 – Equipe TPCDI 40/127 E. Production scientifique de l'unité du 1er janvier 2005 au 30 juin 2009 Page 42 : Equipe « Dynamique, Fiabilité, Durabilité » (DFD – E1) Page 64 : Equipe « Mécanique des Milieux Hétérogènes, Géomatériaux et Procédés de Transformation » (MMH‐GMPT – E2) Page 85 : Equipe « Tribologie, Physico‐Chimie et Dynamique des Interfaces » (TPCDI – E3) Page 115 : Publications et productions inter‐équipes (IE) Production scientifique du LTDS de 2005 à 2009 41/127 Bilan quantitatif de la production scientifique du LTDS ‐ Période 1er janvier 2005 – 30 juin 2009 ACL ACLN ASCL Total articles ACTI ACTN COM Total com. orales dont INV AFF Total com. orales ou affiches OS DO Total ouvrages Thèses HDR soutenues Total thèses/HDR Total brevets DFD (E1) 159 13 0 172 128 31 18 177 8 8 185 4 0 4 37 2 39 2 MMH‐GMPT (E2) 116 10 0 126 107 84 41 232 8 19 251 9 5 14 19 3 22 0 TPCDI (E3) 140 5 3 148 95 21 167 283 46 59 342 15 3 18 32 1 33 8 Total Inter‐équipes (IE) 72 2 2 76 43 22 46 111 11 13 124 10 2 12 13 0 13 2 487 30 5 522 373 158 272 803 73 99 902 38 10 48 101 6 107 12 12 brevets
48 contributions à des ouvrages
101 thèses soutenues
373 ACTI
487 articles référencés
902 communications
dont 73 INV
158 ACTN
272 COM
99 AFF
Répartition par type de production
95
100
49
75
24
23
13
50
2
10
0
MMH (E2) ‐ TPCDI (E3)
2
DFD (E1) ‐ TPCDI (E3)
0
2
0
0
DFD (E1) ‐ MMH (E2)
0
0
0
Communications
Articles référencés
Thèses
0
0
DFD (E1) ‐ MMH (E2) ‐ TPCDI (E3)
0
0
25
3
Contributions ouvrages
Brevets
Répartition de la production scientifique interéquipe
Production scientifique du LTDS de 2005 à 2009
42/127
PUBLICATIONS ET PRODUCTIONS EQUIPE DFD (E1) ACL : Articles dans des revues internationales ou nationales avec comité de lecture répertoriées par l’AERES ou dans
des bases de données internationales
2005
ACL-05-E1-1. Berthaut, J, Ichchou, M.N., Jézéquel, L., 2005, "k-space identification of apparent structural behaviour",
Journal of Sound and Vibration, 280, (3-5), 1125-1131.
ACL-05-E1-2. Gillot, F., Mognol, P., Furet, B., Hascoet, J. Y., 2005, "Permanent rapid prototyped molds for thin wall
magnesium casting", Journal of Advanced Manufacturing Systems, 4, (2), 185-193.
ACL-05-E1-3. Gillot, F., Mognol, P., Furet, B., 2005, "Dimensional accuracy studies of copper shells used for electrodischarge machining electrodes made with rapid prototyping and the electroforming process", Journal of
Materials Processing Technology, 159, (1), 33-39.
ACL-05-E1-4. Houillon, L., Ichchou, M. N., Jezequel, L., 2005, "Wave motion in thin-walled structures", Journal of Sound
and Vibration, 281, (3-5), 483-507.
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application to shot peening hard chromium and WC-Co coatings", Wear, 259, (1-6), 367-376.
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Ti(CxNy) coatings durability under oscillating sliding conditions", Wear, 259, (7-12), 835-841.
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local inhomogeneities", Journal of Sound and Vibration, 319, (1-2), 335-354.
ACLN : Articles dans des revues avec comité de lecture non répertoriées dans des bases de données internationales
2005
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2006
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couplés", Revue Européenne de Mécanique Numérique, 15, (1-3), 293-306.
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ACLN-07-E1-2. Fritz, G., Sinou, J.J., Duffal, J-M., Jézéquel, L., 2007, "Parameter analysis of brake squeal using finite
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ACLN-07-E1-3. Hervé, B., Sinou, J.J., Mahé, H., Jézéquel, L., 2007, "Estimation of the Non-linear Limit Cycles of
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ACLN-08-E1-1. Coudeyras, N., Nacivet, S., Sinou, J.J., 2008, "Brake squeal analysis: a new method for predicting limit
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2009
ACLN-09-E1-1. Bouzouita, S., Salvia, M., .Ben Daly, H., Forest, E., 2009, "Effet de l’état de la fibre sur ses propriétés
mécaniques et sur l’interface fibre/matrice", Revue des composites et des matériaux avancés, 19, 25-38.
ACLN-09-E1-2. Gobin, P.F., Salvia, M., Morin, M., 2009, "Matériaux Intelligents structuraux et Biomimétisme," Matériaux
et Techniques, 97, 19-28.
ASCL : Articles dans des revues sans comité de lecture
INV : Conférences données à l’invitation du comité d’organisation dans un congrès national ou international (sans
distinction de la parution ou non d’actes, ni de l’audience nationale ou internationale, ces conférences sont donc à
nouveau listées dans les rubriques correspondantes ACTI, ACTN et COM pour les distinguer)
2005
INV-05-E1-1. Gobin, P.F., Salvia (invitée), M., 2005, "Materials for aerospace: from Concorde to the last Super Jumbo",
International Joint Conference of JFSIMS & SMEBA 2005, October 29-31, 2005, Tokyo & Hakone, Japan
INV-05-E1-2. Inoue, K., Iwata, K., Nishi, Y., Morishita, T., Tonegawa, A., Salvia (invitée), M., 2005, "EBI-Strengthening of
CFRP", International Joint Conference of JFSIMS & SMEBA 2005, October 29-31, 2005, Tokyo & Hakone,
Japan
INV-05-E1-3. Salvia (invitée), M., Jellid, J., 2005, "Monitoring of fatigue and creep damage of CFRP using electrical
resistance technique", International Joint Conference of JFSIMS & SMEBA 2005, October 29-31, 2005,
Tokyo & Hakone, Japan
2007
INV-07-E1-1. Salvia (invitée), M., Jellid, J., 2007, "Smart CFRP", 5th Korea-France Joint Workshop on Composite
Materials, Smart Structures and Process for Aeronautic structures, 10-12 décembre 2007, Deajon, Corée, actes:
Proceedings of the 5th Korea-France Joint Workshop on Composite Materials, Smart Structures and Process
for Aeronautic structures,
INV-07-E1-2. Fouvry (invite), S., Paulin, C., Liskiewicz, T., 2007, "A global-local wear approach to quantify the contact
endurance under reciprocating-fretting sliding conditions", 16th International Conference on Wear of Materials
(WOM 2007), April 16– 20 2007, Montreal, Canada.
2008
INV-08-E1-1. Fouvry (invité), S., 2008, "Introduction of a Fretting-Fatigue Mapping Concept: Development of a dual Crack
Nucleation-Crack Propagation Approach to Formalize Fretting Fatigue Damages", NordTrib 2008, June 10-13,
2008, Tampere, Finland,
INV-08-E1-2. Fouvry (invité), S., 2008, "Fretting Wear Mechanisms: Impact of contact size & Variable sliding conditions”,
GRC 2008 5 -11 July 2008, Colby College, Maine, USA, " GRC 2008, 5 -11 July 2008, Colby College, Maine,
49/127
USA
INV-08-E1-3. Salvia (invitée), M., 2008, "Les matériaux pour l’avenir : multifonctionnalité et écologie", Conférence
"L'ingénieur(e) et l'innovation", 2 octobre 2008, UTBM, Belfort.
ACTI : Communications avec acte dans un congrès international (classées par année de la conférence, l’année indiquée
après les noms des auteurs correspondant à l’année de parution des actes)
2005
ACTI-05-E1-1. Akrout, S., Ichchou, M.N., Mencik, JM, Jézéquel, L., 2005, "Structural guided waves energy velocities by
finite element method", Twelfth International Congress on Sound and Vibration, 11-14 Juillet 2005, Lisbon,
Portugal, actes: Proceedings of the Twelfth International Congress on Sound and Vibration, CDrom, 9 pages.
ACTI-05-E1-2. Bareille, O., Ichchou, M.N., Berthaut, J, Jézéquel, L., 2005, "Numerical extraction of dispersion curves from
experimental data", Novem 2005, 18-21 Avril 2005, Saint-Raphaël, France, actes: Proceedings of Novem
2005, CDRom, 8 pages.
ACTI-05-E1-3. Bareille, O., Ichchou, M.N., Berthaut, J, Jézéquel, L., 2005, "Experimental identification of K-space
characteristics", Eurodyn 2005, 4-7 Septembre 2005, Paris, France, actes: Proceedings of Eurodyn 2005,
ACTI-05-E1-4. Charleux, D., Gibert, C., Thouverez, F., Lombard, J.P., J., Dupeux, 2005, "Analysis of a bladed disk with
friction in blade attachments", IMAC XXIII, January 31 – February 3, 2005, Orlando, Florida, USA, actes:
Proceedings of IMAC XXIII,
ACTI-05-E1-5. Chatillon, MM., Jézéquel, L., Baggio, P., Coutant, P., 2005, "Robust design strategy applied to vehicle
suspension system", 17th International Conference on Design Theory and Methodology (IDETC / CIE2005),
24-28 September 2005, Long Beach, CA, USA, actes: Proceedings of the 17th International Conference on
Design Theory and Methodology (IDETC / CIE2005), CDRom, 9 pages.
ACTI-05-E1-6. Chatillon, MM., Jézéquel, L., Baggio, P., Coutant, P., 2005, "Strategy « First Design » of robust design",
First International Congress of Design and Modelling of Mechanical Systems CMSM’2005, 23-25 March
2005, Hammamet, Tunisia, actes : Proceedings of the First International Congress of Design and Modelling
of Mechanical Systems CMSM’2005,
ACTI-05-E1-7. Chatillon, MM., Jézéquel, L., Baggio, P., Coutant, P., 2005, "Démarche « First Design » de conception
robuste appliquée à la conception des trains de voitures", 13ème Congrès International SIA Dynamique du
Véhicule et Confort de Suspension, 14-15 Juin 2005, Ecully, France, actes: Actes du 13ème Congrès
International SIA Dynamique du Véhicule et Confort de Suspension,
ACTI-05-E1-8. Gillot, F., Mognol, P., Furet, B., Hascoet, J. Y., 2005, "Innovating methodology to design and manufacture
hybrid rapid tooled mold", 15th International CIRP Design Seminar, 22 - 26 May 2005, Shanghai, China,
actes: Proceedings of the 15th International CIRP Design Seminar,
ACTI-05-E1-9. Gobin, P.F., Salvia (invitée), M., 2005, "Materials for aerospace: from Concorde to the last Super Jumbo",
International Joint Conference of JFSIMS & SMEBA 2005, October 29-31, 2005, Tokyo & Hakone, Japan
ACTI-05-E1-10. Ichchou, M.N., Bareille, O., Mencik, JM, Jézéquel, L., 2005, "Propagative approach for dispersion curve
calculation: multi-modal propagation and diffusion on structure singularities", Eurodyn 2005, 4-7 Septembre
2005, Paris, France, actes: Proceedings of Eurodyn 2005,
ACTI-05-E1-11. Inoue, K., Iwata, K., Nishi, Y., Morishita, T., Tonegawa, A., Salvia (invitée), M., 2005, "EBI-Strengthening
of CFRP", International Joint Conference of JFSIMS & SMEBA 2005, October 29-31, 2005, Tokyo &
Hakone, Japan
ACTI-05-E1-12. Kubiak, K., Fouvry, S., Marechal, A.M., 2005, "A practical methodology to select fretting palliatives:
application to shot peening hard chromium and WC-Co coatings", 15th International Conference on Wear of
Materials (WOM 2005), 25-28 avril 2005, San Diego, USA, actes: Wear, 259, (1-6), 367-376.
ACTI-05-E1-13. Laxalde, N., Sinou, J.J., Thouverez, F., Lombard, J.P., 2005, "Design of friction rim dampers for blisks",
20th Biennal ASME Conference on Mechanical Vibration and Noise, 24-28 septembre 2005, Long Beach,
California, actes: Proceedings of the 20th Biennal ASME Conference on Mechanical Vibration and Noise,
ASME, (DECT2005/VIB-84417), CD-Rom (9 pages).
ACTI-05-E1-14. Lesaffre, N., Sinou, J.J., Thouverez, F., 2005, "Stability and contact analysis of a flexible blade-rotor", 20th
Biennal ASME Conference on Mechanical Vibration and Noise, 24-28 septembre 2005, Long Beach,
California, actes: Proceedings of the 20th Biennal ASME Conference on Mechanical Vibration and Noise,
ASME, (DECT2005/VIB-84505), CD-Rom (10 pages).
ACTI-05-E1-15. Lesaffre, N., Sinou, J.J., Thouverez, F., 2005, "Stability analysis of a flexible blade-rotor", 6th International
Conference on Damage Assessment of Structures DAMAS, 4-6 juillet 2005, Gandz, Pologne, actes:
Proceedings of the 6th International Conference on Damage Assessment of Structures DAMAS,
ACTI-05-E1-16. Liskiewicz, T., Fouvry, S., Wendler, B., 2005, "Development of a Wöhler-like approach to quantify the
Ti(CxNy) coatings durability under oscillating sliding conditions", 15th International Conference on Wear of
Materials (WOM 2005), 25-28 avril 2005, San Diego, USA, actes: Wear, 259, (7-12), 835-841.
ACTI-05-E1-17. Paulin, C., Fouvry, S., Deyber, S., 2005, "Wear kinetics of Ti-6Al-4V under constant and variable fretting
sliding conditions", 15th International Conference on Wear of Materials (WOM 2005), 25-28 avril 2005, San
Diego, USA, actes: Wear, 259, (1-6), 292-299.
ACTI-05-E1-18. Salvia (invitée), M., Jellid, J., 2005, "Monitoring of fatigue and creep damage of CFRP using electrical
resistance technique", International Joint Conference of JFSIMS & SMEBA 2005, October 29-31, 2005,
50/127
Tokyo & Hakone, Japan
ACTI-05-E1-19. Sinou, J.J., Lees, A.W., 2005, "Non-linear vibrations in cracked rotors", International Sympodium on
Stability Control of Rotating Machinery - ISCORMA 3th, 19-23 September 2005, Cleveland, Ohio, USA,
actes: Proceedings of the International Sympodium on Stability Control of Rotating Machinery - ISCORMA
3th,
ACTI-05-E1-20. Toscano, R., Lyonnet, P., 2005, "A probabilistic approach to find a robust output feedback controller", 17th
IMACS International Conference on Scientific Computation, Applied Mathematics and Simulation, July 1115, 2005., Paris, France, actes: Proceedings of the 17th IMACS International Conference on Scientific
Computation, Applied Mathematics and Simulation, CD-ROM,
ACTI-05-E1-21. Troclet, B., Hiverniau, B., Kayvantash, K., Bekkour, T., 2005, "Development of fem/sea hybrid methods for
vibroacoustic mid frequency predictions", 6th international conference on launcher technologies, 8-10
Novembre 2005, Munich, Allemagne, actes: Proceedings of the 6th international conference on launcher
technologies, CDRom, 11 pages.
2006
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concept: numerical/experimental validations", Active 2006 The Sixth International Symposium on Active
Control of Sound and Vibration, 18-20 sept. 2006, Adelaide, Australia, actes: Proceedings of Active 2006 :
the 2006 International Symposium on Active Control of Sound and Vibration., CDRom (10 pages).
ACTI-06-E1-2. Besset, S., Jézéquel, L., 2006, "Modal analysis of hollow parts of a structure", IMAC-XXIV Conference on
Structural Dynamics, 30-01-06 / 02-02-06, St. Louis, Missouri, USA, actes: Proceedings of the IMACXXIV: A Conference & Exposition on Structural Dynamics, SEM, CDRom (8 pages).
ACTI-06-E1-3. Besset, S., Jézéquel, L., 2006, "Optimization of a complex structure using a modal approach", ISMA2006
International Conference on Noise and Vibration Engineering, September 18-20, 2006, Leuven, Belgium,
actes: Proceedings of ISMA2006 International Conference on Noise and Vibration Engineering,
ACTI-06-E1-4. Besset, S., Jézéquel, L., 2006, "Triple modal synthesis for complex structures analysis", IX International
Conference on Recent Advances in Structural Dynamics, July 2006, Southampton, UK, actes: Proceedings of
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Calcul des Structures, 25-29 Mai, 2009, Giens, France, actes: Proceedings du 9ème Colloque National en
Calcul des Structures,
ACTN-09-E1-4. Sarrouy, E., Thouverez, F., "Analyse globale de systèmes dynamiques non-linéaires : une méthode
homotopique", 9ème Colloque National en Calcul des Structures, 25-29 Mai 2009, Giens, France, actes:
Proceedings du 9ème Colloque National en Calcul des Structures,
COM : Communications orales sans acte dans un congrès international ou national
2005
COM-05-E1-1. Emirkhanian, R., Ferreira, J., Salvia, M., Jaffrézic, N., Chazeau, L., Mazzoldi, A., 2005, "Optimisation of the
actuation properties of electroactive polymers and specially of polyaniline fibers", Second International
Symposium on Intelligent Artifacts and Bio-systems (INABIO), 27-28 january 2005, Lyon, France.
COM-05-E1-2. Gillot, F., Mognol, P., Furet, B., Hascoet, J. Y., 2005, "Méthodologie de conception et de fabrication
d'outillage prototype", 11eme Assises Européenne du Prototypage Rapide, 4 et 5 octobre 2005., Paris,
France.
2006
COM-06-E1-1. Fouvry, S., Paulin, C., Liskiewicz, T., 2006, "A global-local energy wear approach to quantify the fretting
contact durability: Introduction of a wear energy capacity concept", 33rd Leeds-Lyon Symposium on
Tribology, September 12-15, 2006 Leeds, UK.
COM-06-E1-2. Kubiak, K., Fouvry, S., Bumbieler, F., 2006, "Prediction of the Fretting-Fatigue endurance of a AISI 1034
steel based on a short-long crack description", 33rd Leeds-Lyon Symposium on TRibology, September 1215, 2006 Leeds, UK.
COM-06-E1-3. Rapiejko, C., Fouvry, S., Grosgogeat, B., Wendler, B., 2006, "Coatings in dental application against fretting
wear", ICMCTF 2006, May 1-5 2006, San Diego (USA)
2007
COM-07-E1-1. Boussaa, A., Ichchou, M.N., 2007, "Systèmes actifs pour l'évitement d'obstacle: Stratégies, Robustesse et
Fiabilité", 1er Séminaire du cluster Transports Territoires et Société (TTS), 18-19 Octobre 2007, Musée de
l'eau - Pont en Royans, France.
COM-07-E1-2. Fouvry, S., Rybiak, R., 2007, "Introduction of a Fretting-Fatigue Mapping concept : Development a of a dual
crack nucleation – crack propagation approach to formalize the Fretting Fatigue damages", 34th Leeds-Lyon
Symposium on Tribology, September 4th-7th, 2007 Lyon, France.
COM-07-E1-3. Jedrzejczyk, P., Fouvry, S., 2007, "Fretting Wear of Soft Noble Coatings for Electrical Application",
ICMCTF 2007, April 23-27, 2007, San Diego, CA, USA.
COM-07-E1-4. Kolodziejczyk, T., Toscano, R., Fouvry, S., Morales, G., 2007, "Artificial Intelligence as efficient technique
for ball bearing contact damage prediction", 34th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, September 4th-7th,
2007 Lyon, France.
COM-07-E1-5. Kubiak, K., Fouvry, S., 2007, "Prediction of the maximum crack length under Fretting Wear and Fretting
Fatigue conditions based on a crack arrest formulation", International Symposium on Fretting Fatigue
(ISFF5), April 21– 23 2007, Montreal, Canada.
COM-07-E1-6. Merhej, R., Fouvry, S., 2007, "Impact of the contact size effect on the fretting wear rate: application to a
AISI 52100 / AISI 52100 interface", 34th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, September 4th-7th, 2007
Lyon, France.
COM-07-E1-7. Rybiak, R., Fouvry, S., 2007, "Fretting Wear of TiN and VC PVD Coatings under variable environmental
conditions", ICMCTF 2007, April 23-27, 2007, San Diego, CA, USA.
COM-07-E1-8. Rybiak, R., Fouvry, S., Bonnet, B., 2007, "Fretting wear of stainless steels under variable temperature
conditions - introduction of a 'composite' wear law", 34th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, September
59/127
4th-7th, 2007 Lyon, France.
2008
COM-08-E1-1. Boussaa, A., Hamama, H., Libra, J.F., 2008, "Dans une perspective d'amélioration de la sécurité routière,
quelles formes doit prendre la connaissance de l'Humain et quelles voies d'applications sont exploitables?"
2éme Séminaire du cluster Transports Territoires et Société (TTS), Juin 16-17, 2008, Lyon, France.
COM-08-E1-2. Chedly, S., 2008, "Nouveaux modèles empiriques des caractéristiques acoustiques en fonction des
paramètres poroélastiques des matériaux cellulaires", CRIEC 2008, June 10-11, 2008, Nantes, France.
COM-08-E1-3. Chettah, A., 2008, "Acoustical properties of granular recycled rubber and foams, a new model for the
characterization of porous materials", CRIEC 2008, June 10-11, 2008, Nantes, France.
COM-08-E1-4. Gibert, C., 2008, "Expérience d’essais en rotation à l’ECL", Journée Mesure Mécanique, 1er Avril 2008,
Snecma-Moteur, Villaroche, France.
COM-08-E1-5. Sinou, J.J., 2008, "Méthodes non-linéaires appliquées à la dynamique des structures avec contacts", Journée
CSMA Contact et Dynamique, Ecole Centrale de Nantes, 3 Avril 2008, Nantes, France.
AFF : Communications par affiche dans un congrès international ou national (en cas d’actes associés, les références
sont précisées)
2006
AFF-06-E1-1. Jedrzejczyk, P., Fouvry, S., Chalandon, P., 2006, "Fretting wear of soft noble coating for electrical
application", Matériaux 2006, 13-17 Novembre 2006, Dijon, France.
AFF-06-E1-2. Jedrzejczyk, P., Rapiejko, C., Kubiak, K., Fouvry, S., 2006, "Electrical Endurance of Noble and Non Noble
Coatings Under Automotive Connector Contact Loadings ", ICMCTF 2006, May 1-5 2006, San Diego (USA).
AFF-06-E1-3. Kolodziejczyk, T., Fouvry, S., Morales, G., 2006, "Study on different 100Cr6 steel surface roughness under
dry and lubricated fretting conditions", Matériaux 2006, 13-17 Novembre 206, Dijon, France.
AFF-06-E1-4. Kubiak, K., Fouvry, S., Bumbieler, F., 2006, "Prediction of Fretting Wear and Fretting Fatigue crack initiation
conditions", International Conference on Fatigue Damage of Structural Materials VI, 17-22, 2006, Hyannis,
MA, USA.
AFF-06-E1-5. Merhej, R., Fouvry, S., 2006, "Impact of the contact dimension on the 100Cr6/100Cr6 fretting wear
behaviour", Matériaux 2006, 13-17 Novembre 2006, Dijon, France.
AFF-06-E1-6. Rybiak, R., Fouvry, S., Wendler, B., 2006, "Fretting Wear prediction of the TiN PVD coating under variable
environnemental conditions", Matériaux 2006, 13-17 Novembre 2006, Dijon, France.
AFF-06-E1-7. Rybiak, R., Liskiewicz, T., Fouvry, S., Wendler, B., 2006, "Fretting wear of TiC and TiN PVD coatings under
variable relative humidity conditions - development of a composite wear law", ICMCTF 2006, May 1-5 2006,
San Diego (USA).
2007
AFF-07-E1-1. Gillot, F., Arata, H. F., Morin, F. O., Fujita, H., Guegan, R., Tanaka, H., 2007, "8CB liquid crystal as fast
calibration media for micro-thermal device", YITP Workshop 2007 : New Frontiers in Colloidal Physics : A
Bridge between Micro- and Macroscopic Concepts in Soft Matter, July 25-27 2007, Kyoto, Japan, actes:
Bussei Kenkyu, 89, (1), 103-104.
OS : Ouvrages scientifiques (ou chapitres de ces ouvrages)
2005
OS-05-E1-1.
2006
OS-06-E1-1.
2007
OS-07-E1-1.
OS-07-E1-2.
Toscano, R., 2005, Commande et diagnostic des systèmes dynamiques, Ed. C. Chèze, Ellipses, Technosup,
Paris, ISBN 2-7298-2038-8, 320 pges.
Lyonnet, P., 2006, Ingénierie de la fiabilité, Ed. Tec et Doc, ISBN 2-7430-0823-7, 324 pges.
Tréheux, D., Blaise, G., 2007, Chapitre 2. Physique des diélectriques chargés : mobilité et piégeage des
charges, Matériaux Diélectriques pour le Génie Electrique, Ed. Juan Martinez-Vega, Hermès - Lavoisier, 1,
ISBN 978-2-7462-1833-8.
Tréheux, D., Blaise, G., 2007, Chapitre 1. Physique des diélectriques, Matériaux Diélectriques pour le Génie
Electrique, Ed. Juan Martinez-Vega, Hermès - Lavoisier, 1, ISBN 978-2-7462-1833-8.
DO : Directions d’ouvrages ou de revues
AP : Autres productions
Thèses soutenues (AP/T)
60/127
2005
AP/T-05-E1-1.
Akrout, S., "Comportement dynamique déterministe et large bande des structures guidées", spécialité
MEGA, ECL, n° d'ordre 2005-45, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 7 Décembre 2005.
AP/T-05-E1-2. Bareille, O., "Approche ondulatoire sélective en vibro-acoustique large bande", spécialité MEGA, ECL, n°
d'ordre 2005 - 23, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 12 Septembre 2005.
AP/T-05-E1-3. Chatillon, MM., "Méthodologie de conception robuste appliquée aux trains de véhicules de tourisme",
spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2005-32, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 19 Octobre 2005.
AP/T-05-E1-4. Emirkhanian, R., "Propriétés électrochimiques et mécaniques de fibres de polyaniline", spécialité Ecole
Centrale de Lyon, n° d'ordre 2005-41, directeur(s) de thèse M. Salvia,
AP/T-05-E1-5. Hardy, P., "Methodes énergétiques simplifiées en moyennes et hautes fréquences : théorie et applications
industrielles", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2005-12, directeur(s) de thèse L. Jézéquel,
AP/T-05-E1-6. Martins Villela-Nunes, R., "Elaboration, caractérisation et tenue à l'oxydation d'intermétalliqes du système
Nb-Si-B", spécialité Matériaux, Ecole Centrale de Lyon, n° d'ordre 2005-05, directeur(s) de thèse D.
Tréheux, 14 février 2005.
AP/T-05-E1-7. Merlette, N., "Amortissement des caisses automobiles par des films minces viscoélastiques pour
l'amélioration du confort vibratoire", spécialité Mécanique, ECL, n° d'ordre 2005-40, directeur(s) de thèse L.
Jézéquel, 18 Novembre 2005.
AP/T-05-E1-8. Poncet, A., "Fiabilité expérimentale : dimensionnement optimale d'essais sous contraintes", spécialité
Fiabilité, Ecole Doctorale de Jean Monnet Saint-Etienne, directeur(s) de thèse P. Lyonnet, 28 septembre
2005.
AP/T-05-E1-9. Proudhon, H., "Identification des mécanismes de fissuration dans un alliage d'aluminium sollicité en fretting
et en fatigue", spécialité Matériaux, INSA de Lyon / Ecole Centrale de Lyon, n° d'ordre directeur(s) de thèse
J-Y. Buffière, S. Fouvry, 10/01/2005.
AP/T-05-E1-10. Tani, I., "Fiabilité et robustesse en dynamique des bâtiments", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2005 - 51,
directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 15 Décembre 2005.
AP/T-05-E1-11. Villa, C., "Dynamique non linéaire des rotors - applications numériques et expérimentales à un rotor flexible
-", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2005 - 03, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 28 Janvier 2005.
2006
AP/T-06-E1-1. Amado, T., "Modélisation d'un système dynamique à jeu du groupe moto-propulseur", spécialité MEGA,
ECL, n° d'ordre 2006-07, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 2006.
AP/T-06-E1-2. Besset, S., "Optimisation du comportement vibro-acoustique des structures à l'aide d'une synthèse modale
généralisée", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2006-34, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 24/11/2006.
AP/T-06-E1-3. Charleux, D., "Etude des effets de la friction en pied d'aube sur la dynamique des roues aubagées", spécialité
MEGA, ECL, n° d'ordre 2006-08, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 20 Mars 2006.
AP/T-06-E1-4. Kubiak, K., "Etude et modélisation de l'amorçage et de la propagation des fissures sous chargements
complexes de Fretting Wear et Fretting Fatigue", spécialité ECL, n° d'ordre 2006-30, directeur(s) de thèse S.
Fouvry, 19/10/2006.
AP/T-06-E1-5. Lignon, S., "Approche robuste du risque sismique", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2006-12, directeur(s)
de thèse L. Jézéquel, 24 Mars 2006.
AP/T-06-E1-6. Paulin, C., "Etude de l’endommagement du contact multicouche aube/disque sous chargement de fretting :
impact des sollicitations variables et de la dimension du contact", ECL, n° d'ordre 2006-01, directeur(s) de
thèse S. Fouvry, 09/01/2006.
2007
AP/T-07-E1-1. Dahan, R., "Modélisation simplifiée de structure pour le crash", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2007-02,
directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 11/01/2007.
AP/T-07-E1-2. Fritz, G., "Etude des phénomènes de crissement pour les freins automobiles - Modélisation non-linéaire et
conception robuste", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2007-15, directeur(s) de thèse L. Jézéquel,
29/06/2007.
AP/T-07-E1-3. Guskov, M., "Dynamique non-linéaire des machines tournantes bi-rotor", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre
2007-17, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 11/07/2007.
AP/T-07-E1-4. Hiverniau, B., "Prévisions moyennes fréquences - Estimation des facteurs de perte par couplage à partir de
méthodes hybrides : FEM, SEA", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2007-22, directeur(s) de thèse L.
Jézéquel, 11/01/2007.
AP/T-07-E1-5. Lavaud, G., "Optimisation robuste appliquée au crash automobile", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 200714, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 28 juin 2007.
AP/T-07-E1-6. Laxalde, D., "Étude d’amortisseurs non-linéaires appliqué aux roues aubagées et aux systèmes multi-étages",
spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2007-41, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 14 Décembre 2007.
AP/T-07-E1-7. Lesaffre, N., "Stabilité et analyse non-linéaire du contact rotor - stator", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre
2007-20, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 21 septembre 2007.
AP/T-07-E1-8. Massat, J.P., "Modélisation du comportement dynamique du couple pantographe-caténaire", spécialité
MEGA, ECL, n° d'ordre 2007-27, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 25 Octobre 2007.
AP/T-07-E1-9. Viallet, M., "Prédimensionnement Vibroacoustique du Groupe Moto Propulseur", spécialité MEGA, ECL, n°
d'ordre 2007-42, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 14 Décembre 2007.
61/127
2008
AP/T-08-E1-1.
AP/T-08-E1-2.
AP/T-08-E1-3.
AP/T-08-E1-4.
AP/T-08-E1-5.
AP/T-08-E1-6.
AP/T-08-E1-7.
AP/T-08-E1-8.
2009
AP/T-09-E1-1.
AP/T-09-E1-2.
AP/T-09-E1-3.
Chedly, S., "Compromis choc et acoustique des matériaux poreux (expérimentation et numérique)", spécialité
Université de Reims Champagne-Ardenne, directeur(s) de thèse J.P. Onteniente, M. Ichchou, 28/11/2008.
Chettah, A., "Comportement mécanique vibro-acoustique des strcutures élaborées à partir de pneus recyclés",
spécialité Université de Reims Champagne-Ardenne, directeur(s) de thèse J.P. Onteniente, M. Ichchou,
28/11/2008.
Inquiété, G., "Compréhension du comportement dynamique transitoire des structures composites afin de
maîtriser et d'optimiser leur conception", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2008-40, directeur(s) de thèse L.
Jézéquel, 19/12/2008.
Koensgen, E., "Application de la méthode de conception robuste "First Design" sur un train avant à
carrossage piloté", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2008-14, directeur(s) de thèse L. Jézéquel, 9 juillet
2008.
Leib, N., "Modélisation non linéaire d'un ensemble câble et gaine dans le domaine fréquentiel", spécialité
MEGA, ECL, n° d'ordre 2008-39, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 15/12/2008.
Merhej, R., "Impact de la taille du contact sur le comportement tribologique du contact 100Cr6/100Cr6
soumis à des sollicitations de fretting", ECL, n° d'ordre 2008-11, directeur(s) de thèse S. Fouvry, 30/05/2008.
Rybiak, R., "Usure par fretting d’un contact acier inox / acier inox sous hautes températures", ECL, n°
d'ordre 2008-13, directeur(s) de thèse S. Fouvry, 27/06/2008.
Sarrouy, E., "Analyse globale de systèmes mécaniques non-linéaires - Application à la dynamique des
rotors", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2008-20, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 22/10/2008.
Kharyton, V., "Détection de défauts dans les aubes d'un moteur d'avion en fonctionnement", spécialité
MEGA, ECL, n° d'ordre 2009-06, directeur(s) de thèse F. Thouverez, 23-04-2009.
Loyer, B., "Conception fonctionnelle robuste par optimisation multicritère de systèmes de suspension
automobile passifs et semi-actifs", spécialité MEGA, ECL, n° d'ordre 2009-11, directeur(s) de thèse L.
Jézéquel, 19-06-2009.
Zhou, W., "Propagation des Ondes Multimode et Contrôle de Santé Structurale", spécialité MEGA, ECL, n°
d'ordre 2009-06, directeur(s) de thèse M. N. Ichchou, 02-04-2009.
HDR soutenue (AP/H)
AP/H-07-E1-1. Sinou, J.J., "Dynamique non-linéaire des structures complexes, fixes et tournantes. Approches théoriques,
numériques et expérimentales. " spécialité MEGA, ECL, 21 Novembre 2007.
AP/H-07-E1-2. Toscano, R., "Contribution à la synthèse de lois de commande robuste aux défauts et à l’élaboration de
modèles de fiabilité", spécialité Université Jean Monnet de Saint-Etienne, ENISE, 3 décembre 2007.
Brevets (AP/B)
2007
AP/B-07-E1-1.
2008
AP/B-08-E1-1.
Ehrstrom, J-C., Cervi, L., Eberl, F., Salvia, M., 2007, Elément structural en alliage d’aluminium incluant un
capteur optique, B21C 37/00, N°enregistrement national : 0702141, 2 913 898, déposé le 23 03 07
Maisonneuve, P.L., Glade, M., Ghelam, S., Lyonnet, P., PRE Dynamique déposé en 2008.
Séminaires invités (AP/S)
2005
AP/S-05-E1-1.
AP/S-05-E1-2.
AP/S-05-E1-3.
Fesquet, F., Salvia (invitée), M., "Les moyens de contrôle non destructifs adaptés aux matériaux à matrice
polymère utilisés en génie civil", Journée d'études AUGC, 20 octobre 2005, UCB Lyon, France, 2005.
Lesaffre, N., "Stabilité et analyse non linéaire du contact rotor-stator", Séminaire MAIA, 30 Novembre - 2
Décembre 2005, Bois du Lys, Melun, France, 2005.
Sinou, J.J., Thouverez, F., Jézéquel, L., Dereure, O., Mazet, G.B., "Vibrations de freins aéronautiques",
Journée Modes Non-Linéaires, Conservatoire des Arts et Métiers, 18 Novembre 2005, Paris, France, 2005.
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PUBLICATIONS ET PRODUCTIONS EQUIPE MMH‐GMPT (E2) ACL : Articles dans des revues internationales ou nationales avec comité de lecture répertoriées par l’AERES ou dans
2005
ACL-05-E2-1.
ACL-05-E2-2.
ACL-05-E2-3.
ACL-05-E2-4.
ACL-05-E2-5.
ACL-05-E2-6.
ACL-05-E2-7.
ACL-05-E2-8.
ACL-05-E2-9.
ACL-05-E2-10.
ACL-05-E2-11.
ACL-05-E2-12.
ACL-05-E2-13.
ACL-05-E2-14.
ACL-05-E2-15.
ACL-05-E2-16.
ACL-05-E2-17.
ACL-05-E2-18.
ACL-05-E2-19.
ACL-05-E2-20.
ACL-05-E2-21.
ACL-05-E2-22.
ACL-05-E2-23.
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l’année indiquée après les noms des auteurs correspondant à l’année de parution des actes)
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A.Rassineux R. Ohayon, 2, 1, Giens, 2005, 121–126.
ACTN-05-E2-5. Celle, P., Drapier, S., Bergheau, J.M., "Contribution à l'étude de l'écoulement dans un milieu compressible",
7ième Colloque National en Calcul des Structures, 17-20 mai 2005, Giens, France, actes: Proceedings 7ième
Colloque National en Calcul des Structures, 1, 2005, 121-126.
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actes: Actes électroniques, 2005, 6 p.
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7ème Colloque National en Calcul des Structures, 17-20 mai 2005, Giens, France, actes: Proceedings 7ème
Colloque National en Calcul des Structures, 1, 2005, 121-126.
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A.Rassineux R. Ohayon, 2, 2, 2005, 279–284.
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ACTN-05-E2-16.Kermouche, G., Bergheau, J.M., "Simulation numérique de la rayure des matériaux", 7ème colloque national
en calcul des structures, Giens 2005,, Giens, France, actes: Actes du septième colloque national en calcul des
structures, Giens 2005,, R. Ohayon, J.-P. Grellier, A. Rassineux Hermes Science, 2, 2005, 365-370.
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Optiques pour l’Industrie, 2005, 2-3 et cd-rom (7 p.).
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champs", Sixième Colloque International Francophone, Méthodes et Techniques Optiques pour l’Industrie,
21-25 novembre 2005, Marseille, actes: Actes du Sixième Colloque International Francophone, Méthodes et
Techniques Optiques pour l’Industrie, 2005, 89-90 et cd-rom (7 p.).
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ACTN-05-E2-20.Rech, J., Hamdi, H., Valliorgue, F., Barge, M., "Influence de la préparation des arêtes sur la résistance des
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ACTN-05-E2-21.Thomas, G., Jay, J., Bertrand, P., Hamdi, H., Rech, J., "Mesure de température par thermographie infrarouge
en rectification", Congré Français de Mécanique 2005, 29 août - 02 septembre 2005, Troyes, France, actes:
Proc. du Congré Français de Mécanique, 2005, CDROM.
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