Caractérisation énergétique du cumul de dommage en Fretting-Fatigue

L'École Centrale de Lyon Établissement public d'enseignement supérieur et de recherche, l'École Centrale de Lyon forme des ingénieurs généralistes et développe une recherche académique et partenariale de haut niveau au sein de ses six laboratoires d'excellence.

Le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes (LTDS) Le LTDS (Unité Mixte de Recherche CNRS 5513) est spécialisé dans l'étude des interfaces, de la mécanique des matériaux et des systèmes. Ses activités couvrent la compréhension et la maîtrise des phénomènes de frottement, d'usure, de lubrification et de dynamique des structures, en s'appuyant sur des plateformes expérimentales de pointe.

L'équipe TPCDI L’équipe Tribologie, Physico-Chimie et Dynamique des Interfaces (TPCDI) concentre ses recherches sur la physique et la mécanique des contacts. Elle possède une expertise reconnue dans l’étude du fretting-fatigue, de l’endommagement des surfaces et de la caractérisation expérimentale (mesures de champs, approches énergétiques) couplée à la modélisation.

Contexte et Problématique : Le fretting-fatigue accélère la défaillance des assemblages industriels soumis aux vibrations ou déformations relatives. Ce phénomène est caractérisé par de faibles déplacements relatifs aux interfaces qui induisent usure et fissuration. Le régime de glissement partiel, où une partie du contact reste collée, engendre localement des sollicitations de fatigue complexe qui favorisent l'amorçage de fissures. La prédiction de cet endommagement sous amplitudes variables reste délicate. Depuis plusieurs années, nous proposons un type d’approche, déjà éprouvée en fatigue, basée sur une approche calorimétrique, pour relier l'énergie dissipée par le matériau à son endommagement.

Objectifs du stage : L'enjeu principal est d'exploiter les outils développés au LTDS pour valider les méthodes de quantification et de suivi de cumul de dommage, afin de proposer ou valider des lois d’évolution. L'étudiant(e) devra donc relier les mécanismes dissipatifs aux endommagements locaux du matériau (métallique). Pour cela, le stage s'appuiera sur l'utilisation d'une caméra infrarouge (cf. Figure 1) permettant une mesure in situ des champs de température à l'échelle du contact (de l'ordre du millimètre). Le laboratoire dispose de plusieurs bancs d'essai de fretting et fretting-fatigie. Une procédure de post-traitement permet déjà de remonter des champs de température aux champs de sources de chaleur.

Description des missions et des activités :

Intégré(e) à l’équipe TPCDI du LTDS (campus d’Écully), le/la stagiaire aura pour missions :

• Étude bibliographique sur le Fretting, l’analyse des lois de cumul d'endommagement et les approches calorimétriques en fatigue.
• Campagne expérimentale : Réalisation d'essais de fretting-fatigue, analyse par micrographie des fissures amorcées, post-traitement des données issues des mesures infrarouges,
• Analyse de l'endommagement : Corrélation entre endommagement et analyse calorimétrique.

Profil recherché

Formation : Dernière année d'école d'ingénieur ou Master.

Spécialité : Mécanique des matériaux.

Compétences techniques :

• Compréhension des mécanismes de fatigue et de rupture.
• Goût pour l'expérimentation et l’analyse des données expérimentales.
• La connaissance de Matlab/Python est requise pour utiliser les scripts de post-traitement existants.
• Une expertise en simulation par éléments finis serait un plus.