Analyse locale du frottement entre une surface rugueuse et un élastomère

par Danh Toan Nguyen

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Antoine Chateauminois.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    La maîtrise de la performance des pneumatiques repose sur une compréhension fondamentale des propriétés locales de frottement d'interfaces multi-contacts. Ces propriétés ne peuvent cependant être étudiées que de façon indirecte par simple mesure des forces intégrées sur tout le contact. Dans ce contexte, la thèse a pour l'objectif d'étudier le frottement local entre une surface rigide et un élastomère. En s'appuyant sur les techniques d'imagerie, le champ de déplacement induit à la surface de l'élastomère par le frottement a pu être mesuré. Celui-ci est ensuite inversé pour obtenir la loi de frottement local reliant la contrainte de cisaillement interfacial à la pression locale. Nous avons mis en évidence l'existence des grandes déformations dans le contact et développé une méthode d'inversion déplacement/contrainte par éléments finis pour prendre en compte de ces déformations. Par cette approche, on observe dans un contact lisse une contrainte de cisaillement indépendante de la pression et de l'aire de contact, ce qui n'est pas le cas pour une interface rugueuse. La loi de frottement local d’une interface rugueuse montre une non-linéarité remarquable dès faibles pressions et une tendance à la saturation aux pressions élevées. Des surfaces rugueuses statistiques à caractère gaussien ou non gaussien ont permis de préciser la sensibilité de la loi de frottement aux détails de la rugosité et de discuter des modèles théoriques fondés sur une description purement spectrale des surfaces. L'utilisation des surfaces d'une rugosité contrôlée permet d'évaluer la contribution au frottement de la dissipation viscoélastique liée à la déformation du substrat au niveau des aspérités

  • Titre traduit

    Local analysis of friction between a rough surface and an elastomer


  • Résumé

    The improvement of the tire performances requires a better understanding of the frictional properties of local multi-contact interface. These properties can not be studied directly by simple measurement of integrated forces all over the contact. In this context, the thesis aims to study the local friction in a contact between a rigid surface and a smooth elastomer. Based on contact imaging techniques, we are able to measure the displacement field induced by friction on the elastomer surface. This displacement is then inverted to obtain the friction law between the local shear stress and the local contact pressure at each point of the contact. We have then demonstrated the existence of large deformations in the contact region and developed a displacement - stress inversion by finite element method to take into account these deformations. This approach was first applied to the smooth contacts where we observed a shear stress independent of the local contact pressure and the nominal area of contact, which is not the case of rough interfaces. The experimental local friction law in a rough interface shows a remarkable nonlinearity even at low contact pressures. This law also indicates a tendency of interface saturation at high contact pressure. Different rough surfaces with gaussian and non-gaussian statistics nature allowed us to evaluate the sensitivity of the local friction law to the roughness details and discuss the theoretical models which are based on a purely spectral description of surfaces. The use of surfaces with well controlled roughness has helped us in identifying the contribution of the viscoelastic dissipation to the friction on a rubber surface

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (140 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-140. Réf. bibliogr. : 62

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Sorbonne Université. Bibliothèque de Sorbonne Université. Bibliothèque Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2012 111

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université de Lille. Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de Sciences Humaines et Sociales.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2012PA066111
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.