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M2SI - Axe 2 : Morphologie des Surfaces et Interfaces

M2SI - Axe 2 : Morphologie des Surfaces et Interfaces

Le contrôle et la maîtrise de l’état de surface est une problématique importante dans plusieurs domaines en Mécanique. De nombreuses études sont actuellement menées pour appréhender les interactions entre la morphologie de surface et les mécanismes physiques, chimiques ou mécaniques.

Problématique :

Intégrer les propriétés morphologiques des surfaces pour une optimisation de leurs fonctionnalités dans l’étude des matériaux (résistance à l’usure, fatigue, frottement, adhésion, biocompatibilité, aspect esthétique, brillance, propriété optique de réflexion,…).

- Développer des outils de caractérisation morphologique (paramètres de rugosité ad-hoc au regard d’une fonctionnalité de surface, couplage des paramètres…)
- Développer des méthodologies d’analyse de surface
- Identifier des lois d’échelles en analyse morphologique (taille d’observation, « VER » pour la caractérisation de surface…)

Un des aspects essentiels, qui reste encore à améliorer, est la caractérisation précise des surfaces, en fonction des domaines et des besoins, en particulier lorsqu’il s’agit d’extraire les paramètres les plus pertinents pour caractériser une surface et définir l’échelle la plus adéquate pour cette caractérisation.

Cette problématique a fait l’objet de recherches actives car supportées par des besoins industriels forts (brillance des tôles, polissage, prothèses de hanche, endommagements des revêtements, tenue en fatigue...). Récemment, l’équipe Surfaces et Interfaces du laboratoire Roberval a développé une méthodologie d’estimation de la pertinence des paramètres d’échelles vis-à-vis des paramètres physiques. Ce travail a permis de créer un logiciel spécifique de calcul de paramètres de rugosité. Des techniques statistiques (bootstrap) ont ensuite été utilisées pour classer selon leur pertinence les paramètres caractérisant une surface.

Nous proposons d’étendre ce travail, en associant de manière forte les modélisations physiques et mécaniques, les techniques statistiques et l’approche multi échelle pour proposer, étudier et tester des nouvelles méthodes et méthodologies pour caractériser les surfaces. La démarche proposée permettra d’extraire les paramètres les plus pertinents en fonction de l’application. Cette approche sera appliquée à divers appareils de mesure tels que la machine à mesurer , le rugosimètre tactile, l’interféromètre laser, le microscope confocal, jusqu’au microscope à force atomique. Enfin, nous étudions le problème inverse consistant à rechercher les paramètres du procédé d’élaboration de surface (aussi bien macroscopique comme le sablage, l’électroérosion, ou l’usinage que mésoscopique comme les revêtements nanostructurés) qui permettent d’obtenir la valeur de la rugosité optimisant la réponse de la surface à une sollicitation donnée.

Pour en savoir plus :

Aspects Sensoriels

Fatigue Contact

Procédés de fabrication

Systeme Expert Mesrug

Systèmes Biologiques