Thèmes de recherche - Mécanique
Les recherches scientifiques du département mécanique s’articulent autour de deux thèmes principaux associés à 5 activités scientifiques : MFVSI et MSPRO.
Thème MFVSI (Matériaux et fluides au voisinage des surfaces et interfaces)
L'objectif est l’étude et la compréhension des mécanismes d’interaction aux interfaces (défectologie, encrassement, contrôle d’écoulement, intensification des transferts, …). Ce thème souligne la volonté de considérer les interfaces fluide-solide ou solide-solide comme un véritable milieu à part entière et vise à mieux comprendre les mécanismes physiques mis en jeu en leur sein en vue d’en améliorer les fonctionnalités (mouillabilité, transfert thermique, frottement,…). La caractérisation, ainsi que la prédiction des comportements aux interfaces restent les principaux verrous scientifiques à lever, de par la complexité des phénomènes dynamiques mis en jeu (contact, dépôt/encrassement, transfert massique et thermique, tribo-corrosion, fluides complexes, changement de phase en milieu poreux,…).
Ce thème se compose des activités scientifiques suivantes :
Maîtrise des transferts (animateur :F. Beaubert)
Objectif : Amélioration des fonctionnalités aérothermiques et aérodynamiques
Résumé : Optimiser les transferts de masse et de chaleur en conditions sévères (écoulement à températures et/ou vitesses élevées) en vue d’améliorer un comportement global (refroidissement, réduction bruit/vibrations/consommation, amélioration des taux de mélange,...). Cette optimisation est principalement basée sur la gestion des interactions/couplages de proche paroi (fluide-solide), d’un point de vue aérothermique et aérodynamique.
Interfaces complexes (animateur :D. Méresse)
Objectif : Comprendre et contrôler les phénomènes de transport complexes
Résumé : Caractériser, comprendre et modéliser les mécanismes de dépôt (encrassement), d'arrachement, de transport de particules ainsi que leur couplage avec les fluides porteurs (chargés en particules, mousses humides) en interaction avec des interfaces complexes (surfaces flottantes, micro-canaux et matériaux poreux).
Morphologies et mécanismes multi échelles (animateur :R. Vayron)
Objectif : Développement d’outils d’aide à la décision basés sur la théorie de l’information
Résumé : Construire un système d’information pour déterminer l’intégrité et la fonctionnalité des surfaces rugueuses. Développer des méthodes d’aide à la décision basée sur une base de données multi-échelles et multi physiques. Créer des cartographies multi-échelles multi-physiques répondant aux problématiques mécano-surfaciques.
Thème MSPRO (Matériaux, Structures et Procédés)
Il vise à l’amélioration/prédiction du comportement des matériaux et des structures par le contrôle de leur microstructure/structure (comportement dynamique, fissuration, assemblage, mise en forme). Ce thème s’intéresse à la compréhension, la prédiction et l’amélioration du comportement des matériaux/structures technologiques/humains soumis à des sollicitations sévères lors des procédés de mise en forme ou encore lors des sollicitations d’impact et de crash. La diversité et/ou la variabilité des comportements, les différentes échelles d’observation et les techniques de mesure et de modélisation utilisées sous ces chargements extrêmes sont les aspects fondamentaux et originaux de l’activité de recherche développée dans ce thème.
Ce thème se compose des activités scientifiques suivantes :
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés (animatrice : D. Notta Cuvier)
Objectif : Comprendre la dynamique des matériaux et structures architecturés jusqu’à la rupture
Résumé : Connaître les interactions entre les différents paramètres constitutifs (process, microstructure, géométrie,…) et pouvoir les optimiser notamment en développant des couplages aux différents échelles du comportement des matériaux (matériaux du vivant, polymères renforcés, matériaux cellulaires, …) ou des assemblages. Développer des méthodes expérimentales et numériques spécifiques aux chargements extrêmes (dynamique et thermique) afin de capturer les évolutions microstructurales aux interfaces et/ou dans la matière, et en tenant compte de la variabilité.
Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes (animateur :C. Hubert)
Objectif : Développer des méthodes numériques alternatives pour la dynamique
Résumé : Etendre les techniques numériques alternatives aux méthodes standards, pour la résolution de problèmes de structures de diverses natures c’est-à-dire, biologiques, métalliques, verres ou composites, soumises à des chargements sévères avec prise en compte de la variabilité dans les modèles. (SPH, DEM Peridynamic)
Les activités scientifiques de chacun des thèmes trouvent tout naturellement leurs applications dans les problématiques de la « mobilité efficace et sûre » (Cf tableau ci-dessous), ou l’allègement des structures par un dimensionnement au plus juste, nécessite des modèles mécaniques plus précis et le choix de matériaux plus légers dans le but d’économiser l’énergie. Les problèmes de durabilité et de fiabilité des structures ainsi que l’émission de particules fines, en particulier dans le secteur ferroviaire, stimulent des recherches avancées dans le domaine de la mécanique de la rupture, des procédés et de l’aérothermique.
| Enjeux \ Thèmes | Thème MFVSI | Thème MSPRO |
|---|---|---|
| Allègement |
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés : Maîtrise des transferts : |
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés : Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes : |
| Efficacité énergétique (systèmes te procédés |
Maîtrise des transferts : Interfaces complexes : |
Morphologies et mécanismes multi échelles : Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes : |
| Santé |
Interfaces complexes : Morphologies et mécanismes multi échelles : analyse topologique multi échelle des surfaces (prothèses mammaires) |
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés : Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes : |