Pôle Sciences et Technologies pour la Sécurité des Transports ST2

1. Pôle Sciences et Technologies pour la Sécurité des Transports ST2 Séminaire du 19 février 2004

2. 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE Porteur du projet : Gérard DEGALLAIX

3. 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE LE CONTEXTE 1/2 Au départ, un problème industriel primordial pour la sécurité et la fiabilité… en termes d’énergies à dissiper de + en + élevées et de spécifications réglementaires de + en + strictes !!

4. Nécessité de prendre en compte les couplages inter-disciplinaires et le passage du contact au système (7 thèses en cours) LE CONTEXTE 2/2 … traité depuis plus de 10 ans au sein du Pôle Frein (GRRT) selon une décomposition en 3 disciplines. (14 thèses déjà soutenues) 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE

5. LA STRATEGIE C’est la stratégie mise en œuvre dans le projet 5 ANRT - ST2, selon ce schéma : 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE

6. LML : Laboratoire de Mécanique de Lille (Centrale Lille, Université Lille I, ENSAM-Lille) • UMR CNRS 8107 • LAMIH : Laboratoire d’Automatique, de Mécanique et d’Informatique industrielles et Humaines (UVHC) • UMR CNRS 8530 • LME : Laboratoire de Mécanique et d’Energétique (UVHC) • EA 2447 LES ACTEURS 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE

7. Participation aux Appels d’Offres GRRT, à des Programmes PREDIT • Collaboration LaMCoS (INSA Lyon), UMR CNRS 5514 • Nombreux partenariats industriels • ferroviaire : • automobile : L’ OUVERTURE NATIONALE OU INTERNATIONALE • Organisation des Journées Européennes de Freinage JEF (92, 95, 98 et 2002), du Colloque TILT 2003 (thème freinage) 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE

8. LE POSITIONNEMENT : Prévention, Correction, Gestion des conséquences accident Gestion Comportements échec échec Prévention Correction des indésirables conséquences • Respecter la distance d’arrêt même en conditions de freinage d’urgence • Garder le contrôle du véhicule • Conserver l’intégrité du système même après utilisation sévère • Normes • Maintenance • Contrôle-commande Difficultésupplémentaire : gérer aussi les comportements désirables ! • Assurer la régulation de vitesse et l’arrêt en toutes circonstances, et dans toutes les conditions climatiques • Et surtout se faire oublier !! - maintenance minimale : usure, fissuration, rupture… • - sans nuisances sonores • - et en respectant l’environnement ! 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE

9. LES OBJECTIFS SCIENTIFIQUES  programme scientifique discuté et validé par le Conseil Scientifique du Pôle Frein • améliorer la connaissance des couplages entre matériaux, thermique, thermomécanique et vibro-acoustique (approche multi-physique) en prenant en compte les différentes échelles contact, composant, système (approche multi-échelle), • développer des modèles physiquement fondés et utilisables dans les calculs à l’échelle des systèmes, • en s’attaquant à 3 verrous scientifiques… 5 - APPROCHE MULTI-PHYSIQUE ET MULTI-ECHELLE DU FREINAGE

10. Questions ouvertes Meilleure compréhension des mécanismes d’accommodation de vitesse, du circuit tribologique, de la rhéologie et de la physico-chimie du 3ème corps Champs de pression et de température ? Mécanismes de génération de chaleur ? Rôle des constituants ? Durabilité des matériaux de friction Thèse A-L. Bulthé (en cours) Maîtrise et amélioration des performances de freinage Actions ST2 Acquisition d’une caméra de visualisation rapide (2002) Acquisition compléments microscopie optique (en cours) Observation in-situ 3ème corps Post-Doc CNRS-Région M.François (en cours) Demandes équipement : (2003-2004) • tribomètre d’observation du contact • profilomètre à stylet + soutien : fonctionnement + 2 thèses (2004, 2005) + 1 post-doc (2005) Verrou 1 : Couplages matériau-tribologie-thermique

11. Questions ouvertes Rôle du matériau de garniture ? Développement du réseau de faïençage, fissuration macroscopique, interactions ? Analyse des sollicitations réelles : localisation, superposition des chargements mécaniques et thermiques, variabilité des sollicitations dans le temps et dans l’espace ? Prédiction de durée de vie : à l’amorçage et en propagation ? (cf projet 1) Actions ST2 Acquisition d’un système de chauffage par induction (en cours) Endommagement des disques en liaison avec le mode de sollicitation Thèse BDI CNRS-Région J. Wong (en cours) Demandes équipement : (2003-2004) • compléments chauffage modulé en rotation • moyens complémentaires thermographie IR • moyens de caractérisation comportement matériau haute T (projet 1) + soutien : fonctionnement + 1 post-doc (2004) + 2 thèses (2004, 2005) Verrou 2 : Couplages matériau- thermique-thermomécanique-endommagement

12. Questions ouvertes Identification des phénomènes physiques d’excitation au contact Modélisation de la réponse vibratoire de la structure en tenant compte du couple disque-garniture et - au delà - du frein complet Réduction des nuisances sonores ? Impact sur l’environnement ? Actions ST2 Demandes équipement (2003-2004) : Corrélation comportement tribologique - comportement dynamique • chaîne d’acquisition & d’analyse vibro-acoustique • tribomètre grande vitesse • système de mesure de vibrations sans contact Post-Doc CNRS C. Niclayes (en cours) + soutien : fonctionnement + 1 post-doc (2004) + 2 thèses (2004, 2005) Verrou 3 : Couplages tribologie- thermique-vibroacoustique