Contribution à la caractérisation expérimentale et à la modélisation des champs de pression, de deformations et de contraintes induits par un contact élastique entre composants mécaniques.

par Julien Solle

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière

Sous la direction de Jean-Michel Sprauel.

Soutenue le 16-10-2013

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences du Mouvement Humain (Marseille) .

Le président du jury était Alain Lodini.

Le jury était composé de Julien Chaves-Jacob, Emmanuel Mermoz, Jean marc Linares.

Les rapporteurs étaient Alain Daidie, Chedly Braham.

mots clés

• Pression
• Déformation
• Contrainte
• Elastique
• Contact
• Pression
• Métaux -- Travail à froid
• Analyse élastique (ingénierie)

Résumé

L'objectif du travail présenté dans ce mémoire de thèse est d'évaluer par des mesures les champs de pression, de déformation et de contraintes induits par un contact élastique localisé entre deux pièces mécaniques. Après avoir exploré les différentes méthodes existantes, un constat a été fait : la grande majorité des techniques de mesure passent par l'évaluation de grandeurs physiques seulement indirectement liées aux grandeurs recherchées. En cherchant une approche plus directe, l'idée de caractériser la déformation de la surface de contact entre deux pièces a permis de trouver un moyen de mesure : la microscopie confocale chromatique. Ainsi, en mesurant, cette surface, par transparence, et en utilisant la théorie des potentiels de Boussinesq et Cerrutti, il a été possible d'une part de calculer le champ de pression au contact entre les pièces mais aussi d'évaluer les autres champs élastiques associés. Cette approche a aussi permis de mettre au point une méthode de simulation de contact localisé originale et performante s'appliquant à toute géométrie de contact.

mots clés

• Pressure
• Strain
• Stress
• Elastic
• Contact

Titre traduit

Contribution to experimental caracterisation and modelisation of pressure field, strain field and stress field due to elesatic contact between mecanical components.

Résumé

The aim of this thesis is to evaluate pressure, strain and stress fields induced by a localized contact between mechanical parts. As the different methods have been explored, it appeared that all existent methods just measure physical quantities only indirectly related to the data of interest. By searching a more direct method, the idea of characterizing the deformation of the surface of contact between parts allowed to find a way of measurement: chromatic confocal microscopy. Thus, measuring this surface by transparency and using Boussinesq and Cerrutti potential theory allows first to calculate the pressure field at the contact between the parts but also to evaluate the other associated elastic fields. This approach also helped to develop an original and highly simulation method of localized contact applying to any contact geometry.