Laboratoire de Tribologie et Dynamiques des Systèmes

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Jean-Jacques Lépine
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1 Laboratoire de Tribologie et Dynamiques des Systèmes ECL LTDS UMR 5513 ENISE CNRS INSIS titut Carnot embre de l Ins m t s e S D T L e L 1 L

2 La carte d identité du laboratoire Les thèmes scientifiques Tribologie et surfaces Dynamique des structures et vibroacoustique Mécanique des matériaux et des procédés Les ressources humaines (effectif de 222 personnes) 55 chercheurs/enseignants-chercheurs dont 9 CNRS 36 ITA/ITARF dont 11 CNRS 95 doctorants et 16 post-doctorants 32 HDR sur 3 écoles doctorales (EDML, MEGA, SIS Saint-Etienne) Les ressources financières Budget consolidé : 11,5 M dont 6 M de salaires sur budget état Budget géré au laboratoire : 5,5 M dont 1,3 M de salaires Budget hors tout salaire : 4,2 M 2 La production scientifique annuelle 100 articles publiés dans des revues internationales 160 conférences internationales (dont 10 invitées) 24 thèses soutenues

(EDML, MEGA, SIS Saint-Etienne) Les ressources financières Budget consolidé : 11,5 M dont 6 M de salaires sur budget état Budget géré au laboratoire : 5,5 M dont 1,3 M de salaires

3 La recherche au LTDS Tribologie Mécanique des matériaux Une recherche multidisciplinaire Génie civil Dynamique des structures Des compétences affirmées dans disciplines complémentaires Tribologie, nanomécanique et physico-chimie des surfaces Dynamique non-linéaire, contrôle actif et vibroacoustique Mécanique numérique, modélisations discrètes 3

disciplines complémentaires Tribologie, nanomécanique et physico-chimie des surfaces

4 La recherche au LTDS Tribologie Mécanique des matériaux Une recherche multidisciplinaire Génie civil Dynamique des structures Trois orientations scientifiques Compréhension fondamentale des phénomènes de contact, du frottement, de l'usure, de la lubrification et des effets dynamiques induits Modélisation multiphysique de milieux présentant de fortes hétérogénéités naturelles (vivants, géomatériaux) ou dues au procédé de fabrication Prédiction du comportement dynamique des structures incluant la physique de l'endommagement des contacts, les non-linéarités liées aux interfaces et les propriétés des matériaux Analyse multi-physique et compréhension du comportement de systèmes complexes (structures, contacts, matériaux, procédés) aux échelles spatiotemporelles pertinentes pour améliorer et prédire leurs performances 4

géomatériaux) ou dues au procédé de fabrication Prédiction du comportement dynamique des structures incluant la physique de l'endommagement des contacts, les non-linéarités liées aux interfaces et

5 La structuration scientifique Mécanique des Matériaux Tribologie et surfaces Dynamique Des structures Trois équipes Dynamique, fiabilité, durabilité (16 EC/Ch, 40 doctorants) coordination : F. Thouverez Mécanique, Matériaux et Procédés (22 EC/Ch, 27 doctorants) coordination : H. Zahouani Tribologie, physico-chimie et dynamique des interfaces (23 EC/Ch, 28 doctorants) coordination : T. Le Mogne Des démarches partagées Une capacité à transférer la simulation de laboratoire vers le système réel Une culture multidisciplinaire, des approches «systèmes» et une confrontation permanente expériences/simulations Un dénominateur commun : les interfaces Les objectifs Modéliser et simuler les systèmes complexes en prenant en compte les couplages et les interfaces (entre organes mécaniques, entre différentes phases de la matière, entre l'homme et son environnement) dans le domaine du transport, de la santé et de l énergie Aider à la conception et la réalisation d'ensembles structuraux, mécaniques, chimiques ou biologiques 5

Le Mogne Des démarches partagées Une capacité à transférer la simulation de laboratoire vers le système réel Une culture multidisciplinaire, des approches «systèmes» et une confrontation permanente

6 Des plate-formes expérimentales : de la molécule à la structure quasi-industrielle Tribométrie avancée (UHV, vibro-impact glissant, EHD, tribomètre moléculaire, tribomètres dynamiques ) Caractérisation des matériaux et des surfaces (microscopies MEB MET AFM, EELS, Diff. X, IR, XPS, AUGER, rhéomètres, nano-indenteurs, DMA, rugosimètres 3D, ) Centre d ingénierie du vivant (caractérisation mécanique de la peau invivo, mesures de champ) Dynamique des machines tournantes (bancs bi-rotors, paliers amortisseurs à squeeze films, turbine en chambre à vide, ) Nos moyens Fatigue de contacts (bancs d'essais de fretting-fatigue multi-échelle) Procédés haute performance (usinage) Développement d outils numériques Méthodes hybrides MES/BEM, SEA en vibroacoustique Méthode des éléments discrets, simulation dynamique moléculaire / chimie, injection électronique dans les isolants 6 Un environnement scientifique avec un large spectre associant mécaniciens, physiciens et chimistes des matériaux

X, IR, XPS, AUGER, rhéomètres, nano-indenteurs, DMA, rugosimètres 3D, ) Centre d ingénierie du vivant (caractérisation mécanique de la peau invivo, mesures de champ) Dynamique des machines tournantes

7 La stratégie de développement Des compétences affirmées dans disciplines complémentaires Tribologie, nanomécanique et physico-chimie des surfaces Dynamique non-linéaire, contrôle actif et vibroacoustique Mécanique numérique, modélisations discrètes Une démarche scientifique partagée Une culture multidisciplinaire au service d une approche systémique Une prise en compte systématique des phénomènes couplés Une tradition vivace de développement d outils originaux en maintenant une forte composante expérimentale Des expérimentations et des simulations pour comprendre la physique impliquée dans des systèmes de complexité croissante Des outils génériques pour l étude d objets variés aux comportements régis par une physique commune Des outils simulant des sollicitations proches des conditions réelles de fonctionnement d un système 7

des phénomènes couplés Une tradition vivace de développement d outils originaux en maintenant une forte composante expérimentale Des expérimentations et des simulations pour comprendre la physique

8 Des projets structurants Couplages aéroélastiques (EquipEx PHARE) Objectif : intégrer les phénomènes aérodynamiques dans les calculs dynamiques et évaluer les effets du désaccordage sur un calcul en couplage fort coll. LMFA/LaMCoS, (essais sur bancs/simulation numérique) projets COSMIQ, CAPCAO Problématique : maîtrise de la réponse aéroélastique de roues aubagées Mécanique et ingénierie des tissus vivants (EquipEx IVTV) Objectif : compréhension des relations microstructure biologique/réponse mécanique (surface et volume) et de l influence de la contrainte mécanique sur la réponse cellulaire - coll. IBCP, ENS, ENV (peau, os, ligaments, ) projet IVTV Problématique : vieillissement de la population, pathologies d origine génétique ou tumorale Surfaces fonctionnelles (EquipEx MANUTECH-USD, LabEx SISE) 8 Objectif : définition et la réalisation de surfaces de structure, de chimie et de morphologie adaptées aux sollicitations tribologiques (surfaces texturées coll. LaHC, couches carbonées à gradient de dureté) projets RPFM, NADIA-BIO, ECOLUB Problématique : contrôle du frottement et de l usure

LMFA/LaMCoS, (essais sur bancs/simulation numérique) projets COSMIQ, CAPCAO Problématique : maîtrise de la réponse aéroélastique de roues aubagées Mécanique et ingénierie des tissus vivants (EquipEx

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