Joindre les échelles: de la dissipation atomique aux surfaces en glissement – BADaS2

Le frottement prend racine dans les nombreuses interactions qui se produisent à l'échelle moléculaire quand deux surfaces sont proches. Cependant, ces interactions sont chamboulées par la présence de la rugosité des surfaces et par le dialogue longue-distance entre jonctions de contact qui se fait par le comportement volumique des matériaux. Cela explique, en partie, pourquoi les modèles macroscopiques de frottement, comme le modèle de Coulomb ou les modèles "rate-and-state", demeurent empiriques. Les limites de ceux-ci sont qu'ils confondent les processus physiques qui contribuent à la force macroscopique de frottement. Par exemple, le vieillissement, qui est l'augmentation de la force nécessaire pour mettre en glissement une interface initialement au repos, provient de plusieurs sources (p. ex. fluage et vieillissement structurel) qui peuvent être en compétition, donnant un comportement ne pouvant être représenté par ces modèles.

L'objectif de ce projet de recherche est de développer et déployer une stratégie multiéchelle de modélisation afin prédire les interactions entre rugosité, structure des surfaces et propriétés des matériaux qui sous-tendent la compétition entre formes de vieillissement pour des polymères en phase vitreuse. L'approche multiéchelle présentée combine modèles moléculaires, qui décrivent le comportement de friction à l'intérieur des jonctions de contact, et modèles en milieu continu de contacts rugueux avec comportement viscoélastoplastique. Ces derniers, utilisant les modèles infra-jonction, obtiendront la force macroscopique de frottement combinant les effets du vieillissement structurel et géométrique. Bien que restreinte aux polymères, cette approche multiéchelle posera les bases d'une méthode transférable à d'autres systèmes. Les retombées de ce projet porteront sur la diminution des pertes énergétiques dues au frottement, diminuant la consommation globale d'énergie.