Research topics - Mechanics
Scientific research in the mechanical engineering department revolves around two main themes associated with 5 scientific activities: MFVSI and MSPRO.
MFVSI theme (Materials and fluids in the vicinity of surfaces and interfaces)
The objective is the study and understanding of interaction mechanisms at interfaces (defectology, fouling, flow control, transfer intensification, ...). This theme underlines the desire to consider fluid-solid or solid-solid interfaces as a genuine medium in their own right, and aims to gain a better understanding of the physical mechanisms at play within them, with a view to improving their functionality (wettability, heat transfer, friction, etc.). The characterization and prediction of interface behaviors remain the main scientific hurdles to be overcome, given the complexity of the dynamic phenomena involved (contact, deposition/fouling, mass and heat transfer, tribo-corrosion, complex fluids, phase change in porous media, etc.).
...This theme comprises the following scientific activities:
Transfer control (moderator:F. Beaubert)
Objective: Improving aerothermal and aerodynamic functionalities
Summary: Optimize mass and heat transfers under severe conditions (flow at high temperatures and/or speeds) with a view to improving overall behavior (cooling, noise/vibration/consumption reduction, improved mixing ratios,...). This optimization is mainly based on the management of near-wall (fluid-solid) interactions/couplings, from an aerothermal and aerodynamic point of view.
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Complex interfaces (moderator:D. Méresse)
Objective: Understand and control complex transport phenomena
Summary: Characterize, understand and model the mechanisms of particle deposition (fouling), stripping and transport, as well as their coupling with carrier fluids (particle-laden, wet foams) interacting with complex interfaces (floating surfaces, microchannels and porous materials).
Morphologies and multi-scale mechanisms (moderator:R. Vayron)
Objective : Development of decision support tools based on information theory
Summary: Build an information system to determine the integrity and functionality of rough surfaces. Develop decision support methods based on a multi-scale, multi-physical database. Create multi-scale, multi-physics mappings responding to mechano-surface issues.
Thème MSPRO (Matériaux, Structures et Procédés)
Il vise à l’amélioration/prédiction du comportement des matériaux et des structures par le contrôle de leur microstructure/structure (comportement dynamique, fissuration, assemblage, mise en forme). Ce thème s’intéresse à la compréhension, la prédiction et l’amélioration du comportement des matériaux/structures technologiques/humains soumis à des sollicitations sévères lors des procédés de mise en forme ou encore lors des sollicitations d’impact et de crash. La diversité et/ou la variabilité des comportements, les différentes échelles d’observation et les techniques de mesure et de modélisation utilisées sous ces chargements extrêmes sont les aspects fondamentaux et originaux de l’activité de recherche développée dans ce thème.
Ce thème se compose des activités scientifiques suivantes :
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés (animatrice : D. Notta Cuvier)
Objectif : Comprendre la dynamique des matériaux et structures architecturés jusqu’à la rupture
Résumé : Connaître les interactions entre les différents paramètres constitutifs (process, microstructure, géométrie,…) et pouvoir les optimiser notamment en développant des couplages aux différents échelles du comportement des matériaux (matériaux du vivant, polymères renforcés, matériaux cellulaires, …) ou des assemblages. Développer des méthodes expérimentales et numériques spécifiques aux chargements extrêmes (dynamique et thermique) afin de capturer les évolutions microstructurales aux interfaces et/ou dans la matière, et en tenant compte de la variabilité.
Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes (animateur :C. Hubert)
Objectif : Développer des méthodes numériques alternatives pour la dynamique
Résumé : Etendre les techniques numériques alternatives aux méthodes standards, pour la résolution de problèmes de structures de diverses natures c’est-à-dire, biologiques, métalliques, verres ou composites, soumises à des chargements sévères avec prise en compte de la variabilité dans les modèles. (SPH, DEM Peridynamic)
Les activités scientifiques de chacun des thèmes trouvent tout naturellement leurs applications dans les problématiques de la « mobilité efficace et sûre » (Cf tableau ci-dessous), ou l’allègement des structures par un dimensionnement au plus juste, nécessite des modèles mécaniques plus précis et le choix de matériaux plus légers dans le but d’économiser l’énergie. Les problèmes de durabilité et de fiabilité des structures ainsi que l’émission de particules fines, en particulier dans le secteur ferroviaire, stimulent des recherches avancées dans le domaine de la mécanique de la rupture, des procédés et de l’aérothermique.
| Enjeux \ Thèmes | Thème MFVSI | Thème MSPRO |
|---|---|---|
| Allègement |
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés : Maîtrise des transferts : |
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés : Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes : |
| Efficacité énergétique (systèmes te procédés |
Maîtrise des transferts : Interfaces complexes : |
Morphologies et mécanismes multi échelles : Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes : |
| Santé |
Interfaces complexes : Morphologies et mécanismes multi échelles : analyse topologique multi échelle des surfaces (prothèses mammaires) |
Comportement dynamique multi échelles des matériaux et structures architecturés : Méthodes numériques alternatives pour la dynamique sous chargements extrêmes : |