Le dispositif Étoiles montantes permet chaque année à la Région Pays de la Loire de soutenir les jeunes chercheurs et chercheuses les plus « prometteurs », attestant d’un haut niveau scientifique et d’un potentiel permettant d’assurer à court terme le dépôt d’une candidature à l’appel à projets européen de l’ERC Starting Grant ou Consolidator Grant.
Valentine Rey, maîtresse de conférence à Nantes Université et membre du GeM au sein de l’UTR MECNUM, fait partie des lauréat·es 2024 avec son projet SIRCOF – Simulation numérique robuste du contact frottant.
Résumé du projet:
De nos jours, le comportement mécanique de très nombreuses structures (industrielles, bio-médicales, …) est simulé à l’aide d’outils numériques. Il s’agit de construire une représentation numérique de la structure ou de l’assemblage considéré dans un logiciel de conception assistée par ordinateur. Ces logiciels permettent ensuite la simulation de la réponse de la structure étudiée à des sollicitations définies par l’utilisateur. Ainsi, très tôt dans la phase de conception, il est possible de tester plusieurs configurations, géométries, matériaux sans recourir à des essais expérimentaux coûteux sur des prototypes. Si un contrôle qualité a été mis en place et que des mesures de la structures telle que fabriquée sont disponibles, celles-ci peuvent être incluses dans la maquette virtuelle créant ainsi un jumeau numérique. Lorsque la structure est en service, ces outils de simulation permettent d’optimiser le contrôle de santé de la structure et la maintenance. La mécanique du contact se trouve dans des applications diverses et variées : dans les assemblages telles que les boîtes de vitesse, dans les ouvrages d’art et structures du génie civil, dans les appareils bio-médicaux, … Notons le développement récent et rapide des matériaux architecturés (souvent constitués d’un motif périodique de type treillis à l’échelle mesoscopique) obtenus par fabrication additive (grâce à une imprimante 3D par exemple). Ces nouveaux matériaux sont prometteurs car ils sont à la fois légers et résistants. Le contact sera nécessairement un phénomène présent lors de la simulation de chargements cycliques ou de modes de rupture de ces matériaux. On peut aussi citer l’essor des robots mous (robots non entièrement métalliques mais fabriqués à partir de silicone, polymères, caoutchouc, …) qui font preuve d’une meilleure adaptabilité, résilience et d’un coût moindre. De tels robots peuvent être utilisés en bio-médical ou pour l’automatisation industrielle. Ces robots mous ont un comportement plus complexe que les robots métalliques rigides. Or il est crucial de simuler avec précision ces comportements pour pouvoir piloter et contrôler les robots. Malgré de très grands progrès, la simulation des problèmes de contact avec frottement reste un enjeu à part entière : la géométrie de la surface de contact peut être complexe (rugueuse car composée de nombreuses aspérités), la recherche de la zone de contact est effectuée de manière itérative et peut être coûteuse en temps de calcul lorsque les deux solides sont déformables, des instabilités (alternance glissement/adhésion dans le cas de coefficient de frottement élevé) ou des phénomènes acoustiques induits par le frottement (crissement) peuvent également apparaître…
Ce projet vise à développer des méthodes numériques précises et robustes pour résoudre les problème de mécanique du contact avec coefficient de frottement élevé. Cela permettra de mieux simuler le contact frottant dans les structures ou les assemblages.