Couplage expérimentation-modélisation pour l’étude de l’évolution du frottement et de la texture des chaussées sous polissage

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Titre du stage : Couplage expérimentation-modélisation pour l’étude de l’évolution du frottement et de la texture des chaussées sous polissage

Contexte et problématique

L’adhérence d’une chaussée est un paramètre critique pour la sécurité routière. Elle dépend fortement de la texture de surface et de son évolution sous l’effet du trafic (polissage). Les moyens expérimentaux (DFT[1], CTM[2], MAPPD[3]) permettent de caractériser ces phénomènes, mais ils restent lourds et limités en nombre d’essais. Parallèlement, des modèles numériques comme le DFM[4] ou le PSRM[5] offrent la possibilité de simuler ces évolutions. L’enjeu de ce stage est d’associer étroitement l’expérimentation et la simulation pour évaluer la capacité des modèles à reproduire, voire à prédire, le comportement réél des échantillons.

Objectifs du stage

L’objectif général est de comparer des mesures expérimentales de frottement et de texture sur des échantillons de chaussée polis artificiellement avec des résultats issus de deux modèles numériques (DFM et PSRM). Plus précisément, il s’agira de :

1. Acquérir un jeu de données expérimental robuste (frottement DFT, texture CTM, polissage APPD) sur une quarantaine d’échantillons (sélectionnés sur la piste d’essais de l’UGE, mais aussi récupéré des échantillons stockés sur place).
2. Confronter le modèle DFM aux mesures de frottement issues du DFT sur l’ensemble des textures.
3. Tester le modèle PSRM pour simuler l’évolution de la texture et du frottement au cours du polissage, et comparer aux suivis expérimentaux.

Démarche / Méthodologie

Le travail se déroulera en trois phases successives :

Phase 1 : Expérimentation (environ 40 % du temps)

• Réaliser les mesures initiales de frottement (DFT) et de texture (CTM) sur une quarantaine d’échantillons de chaussée.
• Soumettre les échantillons au polissage par le MAPPD.
• Suivre l’évolution du frottement et de la texture à intervalles réguliers au cours du polissage (mesures DFT + CTM itératives).
• Organiser et nettoyer les données expérimentales pour les phases de modélisation.

Phase 2 : Application et validation du modèle DFM (environ 30 % du temps)

• Prendre en main le modèle DFM existant.
• Faire tourner DFM sur l’ensemble des textures mesurées (initiales et intermédiaires).
• Comparer les frottements simulés par DFM avec les mesures DFT, évaluer les écarts et discuter les causes.

Phase 3 : Application du modèle PSRM (environ 30 % du temps)

• Appliquer le modèle PSRM aux textures initiales (avant polissage).
• Simuler l’évolution de la texture sous polissage (via PSRM) et en déduire l’évolution du frottement (directement ou via un couplage avec DFM).
• Comparer les évolutions simulées (texture + frottement) avec les suivis expérimentaux obtenus en phase 1. Analyser la capacité prédictive de PSRM.

Résultats attendus

• Une base de données expérimentale originale (frottement / texture / temps de polissage) sur 40 échantillons.
• Une évaluation quantitative des performances du modèle DFM (erreur, corrélation) par rapport aux mesures DFT.
• Une évaluation du modèle PSRM pour simuler l’évolution couplée texture-frottement, avec discussion de ses points forts et de ses limites.
• Des recommandations sur l’utilisation combinée (ou non) de ces modèles pour remplacer ou compléter certains essais expérimentaux.

Environnement technique et compétences visées

• Moyens expérimentaux : DFT (frottement), CTM (texture), MAPPD (polissage).
• Outils numériques : modèles DFM et PSRM (sous Matlab).
• Compétences : rigueur expérimentale, traitement de données (statistiques, graphiques), capacité à faire tourner des modèles et à critiquer leurs résultats.

Pour aller plus loin

Si le temps le permet, on pourra aussi explorer l’influence de la vitesse ou de la charge sur le frottement simulé vs mesuré.

Profil recherché

Master 2 en génie civil, matériaux, mécanique ou physique appliquée. Intérêt pour l’expérimentation et la simulation numérique. Connaissances de base en tribologie ou surfaces des chaussées appréciées.

Durée, période et encadrement

• Durée : 5 à 6 mois (à partir de Juin 2026).
• Encadrement : quotidien par Malal KANE et Manuela GENNESSEAUX.
• Lieu : UGE, Campus de Nantes, allée des ponts et chaussées, 44340 Bouguenais.

Profil recherché

Master 2 en génie civil, matériaux, mécanique ou physique appliquée. Intérêt pour l’expérimentation et la simulation numérique. Connaissances de base en tribologie ou surfaces des chaussées appréciées.