Thèse soutenue

Etude à l'échelle atomique des phénomènes de génération de chaleur par frottement sec entre métaux

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Auteur / Autrice : Emmanuel Bournez
Direction : Martin Raynaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Énergétique et thermique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le frottement affecte presque tous les systèmes mécaniques qui possèdent des pièces en mouvement. Il engendre une dissipation d'énergie et provoque une élévation de la température au contact. Depuis une quarantaine d'années, des modélisations macroscopiques et microscopiques du couplage thermique entre deux solides en glissement relatif ont été développées pour prédire le champ de température dans la région interfaciale. Toutefois, une connaissance approfondie des phénomènes physiques responsables de la génération de chaleur contribuerait probablement à parfaire les résultats obtenus jusqu'ici. Dans cette perspective, notre étude à l'échelle atomique du frottement sec entre deux solides métalliques vise à identifier et localiser les mécanismes à l'origine de la dissipation d'énergie en chaleur. Elle porte essentiellement sur la simulation du comportement tribologique d'un nanocontact, composé d'une pointe de faible rayon de courbure et d'une surface atomiquement plane, par la technique de la dynamique moléculaire dans différentes conditions de chargement, de vitesse de glissement et de température. Cette recherche met en évidence d'une part les effets de l'attraction entre les couches atomiques superficielles des cristaux en contact, appelée adhésion, d'autre part l'apparition de déformations plastiques à l'interface. Durant le déplacement relatif de la pointe et du substrat, deux phénomènes impliqués dans le dégagement de chaleur se produisent : le stick-slip et le blocage ou la disparition de dislocations qui, générées à l'interface, peuvent se mouvoir le long des plans de glissement de la structure cristalline sous l'effet des efforts appliqués au contact.