Contact glissant et sec entre solides rugueux sous faible charge : un instrument de mesure visant à caractériser les forces de micro-impact
Auteur / Autrice : | Camille Gregoire |
Direction : | Joël Perret-Liaudet, Julien Scheibert, Bernard Laulagnet |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique |
Date : | Soutenance le 04/03/2021 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....) |
Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-) | |
Jury : | Président / Présidente : Alain Le Bot |
Examinateurs / Examinatrices : Julien Scheibert, Bernard Laulagnet | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Baillet, Isabelle Bruant |
Résumé
Cette thèse porte sur le contact glissant sec entre deux solides rugueux sous faible charge normale. Le contact statique entre solides rugueux est caractérisé par des micro-contacts discrets entre les aspérités en regard les plus hautes. Lors du glissement, ces micro-contacts laissent place à une dynamique spatio-temporelle complexe impliquant une multitude de micro-impacts entre les aspérités antagonistes. Ces micro-impacts sont à l'origine de nombreux phénomènes macroscopiques, dont la force de frottement, les vibrations des solides et le bruit rayonné dans l'environnement. Cependant, les propriétés individuelles des micro-impacts (comme la force maximale, la position le long de l'interface, la durée) sont complexes à modéliser et à simuler numériquement. Ici, nous développons un patin instrumenté visant à mesurer la position et la composante normale des forces de micro-impact lors d'un glissement contre une surface rugueuse. Il est basé sur un réseau de capteurs piézoélectriques, chacun placé sous une aspérité. Ses caractéristiques dynamiques sont établies expérimentalement et comparées à un modèle en éléments finis. Nous validons ensuite ses capacités de mesure en l'utilisant sur une piste portant des caractéristiques topographiques simples et bien définies. Les mesures sont interprétées grâce à un modèle de contact multi-aspérités. Notre patin sera utile dans les études futures pour fournir des informations locales dans une variété de situations tribologiques impliquant des interfaces de glissement rugueuses et sèches.