Academic literature on the topic 'Frottement de glissement'

Le tribomètre inertiel à trois contacts obliques est un nouvel instrument destiné à mesurer le coefficient de frottement en fonction de la vitesse de glissement à des pressions hertziennes de l’ordre de 500 à 1200 MPa. Le contact étudié est l’acier contre le rubis en présence d’un lubrifiant liquide. D’autres matériaux peuvent également être employés. Les partenaires de frottement fixes sont constitués de trois cylindres en rubis. Leurs faces plates sont disposées selon une géométrie pyramidale triangulaire se resserrant vers le bas. Le partenaire de frottement mobile est en acier, de forme sphérique. Il appuie simultanément contre les trois partenaires de frottement fixes. Le partenaire de frottement mobile est relié à un volant d’inertie par un arbre ; ils forment ensemble un rotor. Le poids du rotor génère la force normale agissant aux trois points de contact. Le coefficient de frottement s’obtient indirectement par l’analyse de la vitesse et de l’accélération angulaire du rotor en rotation libre.

On s’est intéressé dans ce travail à l’analyse du comportement à l’usure et au frottement de deux prothèses totales de hanche en acier AISI 316L et en alliage à base de titane Ti-6Al-7Nb. Les propriétés tribologiques d’usure par glissement sont évaluées à l’aide d’un tribomètre TriboTechnic muni du logiciel tribotester, en accord avec les standards ASTM G 133–95, ISO 7148-1:2012 et ASTMG 99, en présence d’un milieu physiologique (solution de Hank) à une température de 28 à 30 °C. La bille en alumine (Al2O3) a été choisie comme antagoniste. Trois vitesses (1, 6 et 15 mm.s−1) et quatre forces normales (2,4,6 et 10 N) ont été appliquées. Après chaque essai de frottement, l’état de surface a été analysé par un microscope électronique à balayage. Le coefficient de frottement et le volume d’usure étaient plus faibles dans les échantillons testés à une force appliquée de 2 N sous une vitesse de 1 mm.s−1 (0,12 et 0,33) et (0,07 × 107 et 0,09 × 107 μm3) pour l’acier AISI 316L et le Ti-6Al-7Nb, respectivement. Les valeurs du coefficient de frottement obtenues respectent les normes imposées par le domaine du biomédical notamment au niveau de l’état de surface articulaire des prothèses de hanche.

De nombreux auteurs se sont intéressés au perfectionnement des brackets dans un souci d’améliorer la qualité, la stabilité, la rapidité et l’efficacité du traitement orthodontique. Dans le but de diminuer la friction entre le bracket et l’arc, de nouvelles approches thérapeutiques, basées sur de nouveaux moyens technologiques, ont été créées. Parmi ces nouvelles techniques, les brackets auto-ligaturants sont en plein essor. Ils peuvent être classés en plusieurs groupes en fonction de leur mode d’action et de leurs constituants. À travers une étude expérimentale, nous avons comparé les forces de frottement générées lors du glissement des arcs orthodontiques de divers alliages dans des brackets conventionnels et auto-ligaturants. Les résultats mettent en évidence une influence favorable de ces derniers, par rapport aux systèmes classiques associés à des ligatures élastomériques ou métalliques, sur le niveau des forces de frottement et en particulier en cas d’utilisation des arcs à mémoire de forme en Ni-Ti.

Ce travail porte sur les difficultés rencontrées par des étudiants lors de l'étude de situations physiques ou interviennent les phénomènes de frottement de glissement (frottement cinétique) et de frottement de non glissement (frottement statique) entre les zones de contact non lubrifiées des solides en présence (frottement solide sec). La recherche prend appui sur une "analyse a priori" (l'étude du frottement du point de vue physique et du point de vue didactique, une mini-enqsuete exploratoire, des observations empiriques en classe au cours d'un enseignement sur les frottements et une analyse partielle du manuel de référence utilise par les étudiants et les professeurs) ou un certain nombre de questions et d'hypothèses de travail sont explicitées. La deuxième partie est consacrée a l'analyse des résultats de questionnaires papier crayon proposes a des populations différentes (différents pays d'origine et différents niveaux d'études), questionnaires construits afin de tester nos hypothèses. Ces analyses aboutissent a une description aussi synthétique que possible des idées et des raisonnements des étudiants sur le frottement solide. Les raisonnements des étudiants ont les caractéristiques principales suivantes : tout se passe comme s'il existait, pour les étudiants, un phénomène unique de frottement (non distinction entre frottement statique et frottement cinétique) représente par une résultante unique des forces de contact (non application de la troisième loi de newton), résultante localisée a l'interface ("entre" les solides) et qui n'agit que sur le solide qui se trouve au dessus de l'interface (effet dessus dessous). Cette force unique a un sens bien défini, détermine a partir du sens des mouvements effectifs (donnes) des solides étudies : cette force unique s'oppose toujours aux mouvements effectifs ou "vrais" des solides (les mouvements relatifs des solides ne sont pas pris en compte)
The aim of the present work is to tackle the difficulties met by students as they were confronted with physical situations in which phenomena of sliding friction (kinetic friction) or nonsliding friction (static friction) between the non-lubricated contact zones of the solids concerned are at work ("frottement solid sec" or "dry solid friction"). The research is based on a "priori analysis" (the study of friction both from a physical and didactic point of view, a short exploratory survey, empirical classroom observations of teaching methods dealing with friction and a partial analysis of the reference textbooks used by students and teachers) where a number of questions and hypoteses are explicitly put forward. The second part is concerned with analyzing the results of (written) questionnaires submitted to students from different backgrounds (different countries of origin and different academic levels). These questionnaires were elaborated in order to test our hypotheses. The resulting analyses lead to a synthetic description of the students'ideas and ways of reasoning concerning frictioin. The students' ways of reasoning bear the following characteristics : the students seem to have a one-siled notion of friction (no-distinction between static and kinetic friction) which is represented by only one resultant of the contact forces (newton's third law is not applied) ; the resultant is located at interface level ("between" the solids) and only has an effect on the solid above the interface ("effet dessus-dessous", or "upper-lower effet"). This single force has a welldefined direction and is determined by the direction of the "effective" (given) motion of the solids studied - this single force is constantly opposed to the "effective" motion of the solids (the relative motion of the solids are not taken into consideration)

La compréhension des lois de frottement est essentielle pour modéliser entre autres les processus de mise en forme des métaux et d'usure. Plusieurs études sont concernées par le frottement à grandes vitesses de glissement. Un dispositif expérimental original a été conçu pour étudier le frottement sec pour des conditions statique et dynamique en évitant les contraintes dues àl'usure. Les grandes vitesses de glissement (de 13 m/s a 60 m/s) et les petites vitesses de glissement (de 0 a 3 m/s) sont obtenues respectivement avec un canon à air comprimé et une machine hydraulique utilisant le même dispositif de frottement. Les caractéristiques intéressantes de ce dispositif de frottement dynamique sont liées à la vitesse de glissement identique pour tous les points de la zone de contact et au processus de frottement quasi stationnaire atteint après une courte phase transitoire. Les effets sur le frottement de la pression normale p et de la vitesse de glissement v sont examinés. Les résultats obtenus pour le coefficient de frottement acier sur acier sont en accord avec ceux collectes dans la littérature et permettent de valider ce dispositif expérimental. Un deuxième couple de matériaux (acier sur carbure de tungstène non revêtu) a été teste pour reproduire l'interaction outil-copeau en usinage a grande vitesse. La chute du coefficient de frottement avec l'augmentation de la vitesse de glissement est confirmé. Cependant pour les plus grandes vitesses, une tendance opposé est observé. Enfin, les réultats du coefficient de frottement calculé avec les modèles proposes par ettles et molinari et al. Sont comparés avec les données mesurés avec le dispositif expéimental
The understanding of friction laws is of major importance for modelling of metal forming processes and wear, among other applications. Few studies are concerned by friction at high sliding velocities. An original experimental device has been designed to study dry friction under static and dynamic conditions avoiding the constraints due to the wear. High sliding velocities (from 13 m/s to 60 m/s) and low sliding velocities (from 0 m/s to 3 m/s) are obtained respectively with an air gun set-up and a hydraulic machine using this same friction device. The interesting features of this dynamic friction set-up are related to the sliding speed is identical at any points of the contact zone and that a quasistationary friction process is obtained after a short transient. The effects on friction of the normal pressure p, and of the sliding velocity v are investigated. The results obtained for steel on steel friction coefficient are in agreement with those collected in the literature and allow to validate this experimental device. A second sliding pair of materials (steel on uncoated tungsten carbide) was tested to reproduce the tool-chip interaction during high speed machining. The usual decreasing friction coefficient with increasing sliding velocity v is confirmed. However, for higher velocities an opposite trend is observed. Finally, the results of dry friction coefficient calculated with the models proposed by ettles and by molinari et al. Were compared to the steel on steel data measured with the experimental device

L’objectif général de cette thèse était d’identifier les mécanismes moléculaires du frottement d’un fluide de polymère sur une surface solide à partir de l’écart à la condition de vitesse nulle à la paroi.La première partie de cette thèse a consisté à développer une nouvelle méthode de mesure du glissement des liquides de polymère par suivi d’un motif photolysé dans un fluide fluorescent. Cette méthode, qui est une évolution de celle utilisée précédemment dans le groupe, donne directement accès au champ de déplacement du fluide lors de l’écoulement. À l’aide de ce nouveau dispositif, nous avons étudié expérimentalement l’effet de la nature de la surface, de la viscosité du liquide et de la température sur le glissement de fondus de polymère (T>Tg). Il est apparu que l’effet de glissement est contrôlé par la viscosité des fondus et par un coefficient de frottement à l’interface qui ne dépend que des natures moléculaires du liquide et de la surface. En particulier, ce coefficient de frottement est le même pour un fondu ou pour un élastomère constitué du même polymère. La dépendance en température de cet effet est fixé par la différence des énergies d’activation des processus activés que sont la viscosité du liquide et le frottement sur la surface solide. Nous avons également étudié le cas des solutions concentrées de polymère pour lesquelles le mécanisme du frottement est différent. En effet nous avons montré que le coefficient de frottement n’est plus une grandeur locale et dépend de la concentration de la solution. Enfin nous nous sommes intéressés à l’évolution temporelle de la transition de glissement dans les fondus et les solutions causée par la présence de chaînes de polymère adsorbées sur les parois
The goal of this work was to identify the molecular mechanisms governing the friction of a polymeric liquid on a solid surface by studying the deviation from the no-slip boundary condition.First, we developed a new method of measurement of slip of a polymeric liquid based on the observation under shear of a pattern photobleached in a fluorescent fluid. This method, which is an evolution of one already used in the group, give a direct access to the displacement field of the liquid under shear. Using this setup, we studied experimentally the effect of the chemical nature of the surface, of the liquid viscosity and of the temperature on the slip of polymer melt (T>Tg). It appeared that the slip effect is governed by the viscosity of the liquid and a friction coefficient which depends only on the chemical natures of the liquid and the surface. In particular this coefficient is the same for a melt and for an elastomer made of the same polymer. The temperature dependence of this effect is characterized by the difference of activation energy of viscosity of the liquid and of the friction on the solid surface that both are activated processes. We also studied the case of concentrated polymer solutions for which the molecular mechanism of friction differs. Indeed we showed that the friction coefficient is no longer a local quantity and depends on the concentration. Finally, we investigated the evolution over time of the slip transition of polymer melts and solutions which is due to the adsorption of polymer chains on the solid walls

Les enjeux de consommation d'énergie et de sécurité ont fait du frottement entre les pneumatiques et la chaussée une propriété importante lors de la conception de nouveaux pneumatiques. Pour mesurer ces efforts de frottement deux cinématiques sont couramment utilisées : la mise en glissement et le roulement/glissement. Les lois de frottement issues des expériences de mise en glissement sont assez bien interprétées. En revanche, le lien qui existe entre ces lois de frottement et le comportement en roulement/glissement est encore mal compris. En particulier, les modèles de roulement/glissement n'incorporent pas la transition entre frottement statique et frottement dynamique, bien que cette phénoménologie soit bien établie expérimentalement. Dans cette thèse, nous proposons différents modèles de frottement en roulement/glissement qui étendent ceux de la littérature en intégrant explicitement la transition de frottement statique/dynamique. Pour tester ces modéles dans le cas du contact pneu/chaussée, nous avons réalisé des expériences selon les deux cinématiques, sur un contact simplifié élastomère/chaussée. A partir des expériences de mise en glissement, les paramètres de la loi de frottement sont identifiés, en fonction de la force normale appliquée, de la vitesse de glissement et de la nature de la chaussée. Ces résultats sont implémentés dans nos modèles, pour produire des prédictions en roulement/glissement, qui sont finalement comparées avec les mesures obtenues en roulement/glissement. De plus, certaines hypothèses des modèles ont été testées par des expériences de visualisation in situ du contact. En particulier nous confirmons, sur une interface élastomère/verre, la présence simultanée d'une zone collée et d'une zone en glissement en conditions de roulement/glissement
For safety and energy consumption issues, tyre friction has become an important property when designing tyres. There are two main kinematic conditions which are commonly used to measure friction forces : the onset of sliding and the rolling/sliding. The friction laws which are extracted from the onset of sliding experiments are rather well interpreted. In contrast, the link between those frictions laws and the rolling/sliding behaviour remains incompletely understood. In particular, the rolling/sliding models do not take into account the transition between static friction and dynamic friction, although it is a well-established phenomenology. In this manuscript, we propose diérent models of friction in rolling/sliding, which extend those of the literature by explicitly integrating a static/dynamic friction transition. To test these models in the case of a tyre/road contact, we performed experiment in the two kinematic conditions, on a simpliéd elastomer/road contact. From the onset of sliding experiments, we identify the parameters of the friction law as functions of the applied normal force, the sliding speed and the type of road. These results are used as inputs in our models to predict the rolling/sliding behaviour, and are eventually compared with the corresponding experiments. In addition, we have tested several assumptions made in the models by performing in situ contact imaging experiments. In particular we con_rm, on an elastomer/glass interface, the simultaneous presence of a sticking and a slipping zone in rolling/sliding conditions

Nous analysons l'ecoulement de polymeres fondus de grandes masses moleculaires dans des contractions brusques. Dans des filieres a haute energie de surface, un glissement macroscopique se manifeste pour des debits moderes lors de l'ecoulement oscillant. Pour des debits du meme ordre, un regime instable se developpe en amont de la contraction. Dans ce memoire, une etude experimentale detaillee de l'ecoulement oscillant a ete menee pour deux polyethylenes et les resultats obtenus pour l'un des produits ont permis de valider un modele theorique. Pour trois familles de polymeres, deux polyethylenes, un polybutadiene et cinq polydimethylsiloxanes, un nombre de weissenberg critique a ete mis en evidence pour le declenchement de l'instabilite amont. Dans des filieres a basse energie de surface, un glissement a lieu des les faibles regimes d'ecoulement. Ce glissement retarde le defaut de fissuration et supprime l'ecoulement oscillant. En vue d'ameliorer le procede d'extrusion, il est tres interessant d'etudier de telles filieres et de mieux comprendre les ecoulements mis en jeu. Aussi, avons-nous determine les courbes de frottement en termes de contrainte et de longueur d'extrapolation pour trois polymeres en ecoulement dans une filiere fluoree. Par ailleurs, differents composes quasi-cristallins ont ete etudies. Les essais en filiere ainsi que les analyses par mouillage ont montre que ces materiaux ne favorisent pas particulierement le glissement

Le but de ce travail de thèse est d'identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu lors du frottement de polymères liquides sur une paroi solide.Dans une première partie, nous avons étudié l'influence de la température T sur le glissement de fondus. Grâce à la technique de vélocimétrie par photoblanchiment, nous avons mesuré la longueur de glissement de PDMS pour plusieurs températures et vérifié l'hypothèse de Navier, qui permet de définir le coefficient de frottement interfacial k comme le rapport entre la viscosité et la longueur de glissement. Loin de la température de transition vitreuse, k augmente exponentiellement avec 1/T, tendance que nous avons vérifiée par une mesure indépendante pour des lentilles de PDMS réticulé. Ainsi, le mécanisme de frottement d'un fondu de polymère est un processus thermiquement activé. La comparaison des énergies d'activation du frottement et de la viscosité prédit le sens de variation de la longueur de glissement avec la température.Le second volet de notre travail s'est focalisé sur l'identification des mécanismes moléculaires du frottement de solutions semi-diluées de polymère. Les expériences de glissement pour des solutions de PS dans le DEP nous ont permis de mettre en évidence un régime transitoire de glissement des solutions, correspondant à une mise en glissement du fluide. Nous avons proposé un modèle de glissement d'un fluide de Maxwell en accord quantitatif avec les expériences.Dans le régime de glissement stationnaire, nous avons étudié l'influence de la fraction volumique φ en polymère sur le frottement des solutions. En régime newtonien, la loi d'échelle mesurée pour k φ en fonction de la fraction volumique met en évidence la dépendance du coefficient de frottement interfacial avec l'écart à la température de transition vitreuse des solutions. Nous attribuons le frottement des solutions de PS dans le DEP au frottement des blobs sur la paroi et non à la formation d'une couche déplétée en polymère.Enfin des expériences de réflectivité de neutrons nous ont permis d'observer directement l'interface solide / solution de polymère. Nous avons mis en évidence l'existence d'une couche adsorbée en polymère. Nous avons mesuré son profil de concentration en fonction de la distance à la paroi. L'interdigitation des chaînes libres et de surface affecte le glissement des solutions
The aim of this work is to identify the molecular mechanisms driving the friction of liquid polymers on a solid substrate.First, we studied the effect of the temperature T on the slippage properties of PDMS melts. Using a velocimetry technique based on photobleaching, we measured the temperature dependence of the slip length of PDMS and checked the validity of Navier’s hypothesis, which defines the friction coefficient k as the ratio between the bulk viscosity to the slip length. Far above the glass transition temperature, k(T) increases exponentially with 1/T, a result that we confirmed with an independent measurement of k for the friction of crosslinked PDMS lenses. The friction mechanism of melts is a thermally activated process. The comparison of the activation energies for the friction and for the viscosity allows one to predict if the slip length increases or deacreases with temperature.We then focused our work on the identification of the friction mechanisms of semi diluted polymer solutions. Based on slip experiments of PS in DEP solutions, we evidenced a transient onset of slippage regime. Considering the viscoelasticity of the fluid and its friction properties, we developed a mechanical model of friction of a Maxwell-like fluid that well describes our experimental data.In the stationary slippage regime, we studied the influence of the polymer volume fraction φ on the slippage of solutions of polymer. In the Newtonian regime, the measured scaling law for k φ as a function of the volume fraction highlights the dependence of the friction coefficient on the distance to the glass transition temperature of the solution. Thus, the friction of the PS in DEP solutions can be attributed to the friction of blobs on the surface, rather than to the existence of a depletion layer.We directly observed the solid / polymer solution interface thanks to neutron reflectivity: these experiments reveal the formation of an adsorbed polymer layer and we could measure its concentration profile close to the solid wall. The interdigitation between volume and surface polymer chains plays a key role in the slippage of the solutions

Sous chargement, les matériaux dits ‘quasi-fragiles’ tels que les bétons et de nombreuses roches présentent souvent une perte de rigidité progressive, ainsi qu’un comportement anisotrope, asymétrique et hystérétique. Il est maintenant largement admis que ce comportement, fortement non linéaire et complexe, est lié principalement à la création, au développement et au jeu d’ouverture et fermeture des réseaux de microfissures accompagnés de glissement et de frottement entre lèvres de microdéfauts en contact.Dans l’optique d’une utilisation industrielle sérieuse, la construction d’un modèle d’endommagement simple, fiable sur le plan mathématique et thermodynamique et offrant une réponse pertinente pour les matériaux quasi-fragiles jusqu’à l’apparition d’une localisation de l’endommagement, constitue à l’heure actuelle un enjeu important. Il représente en effet une étape indispensable avant de pouvoir espérer modéliser de manière satisfaisante le comportement jusqu’à la ruine de nombreux ouvrages du génie civil. L’objectif du travail de thèse est d’améliorer les capacités prédictives d’un modèle simple d’endommagement par microfissuration existant qui prend en compte les effets unilatéraux liés à l’ouverture-fermeture des microfissures. La nouvelle approche proposée est basée sur l’introduction d’un second phénomène dissipatif susceptible d’être induit lors de la fermeture des microdéfauts : le glissement avec frottement des lèvres en contact. La modélisation de ce nouveau mécanisme dissipatif s’effectue à l’échelle macroscopique en ne faisant référence à l’échelle inférieure ou aux résultats de la micromécanique des milieux microfissurés que pour interpréter ou justifier certaines hypothèses. Une attention particulière est accordée à la continue différentiabilité du potentiel thermodynamique proposé. L’étude et la simulation de différents essais permettent d’illustrer la pertinence des choix retenus
Under loading, materials called 'quasi-brittle' as concrete and many rocks often exhibit progressive loss of stiffness, as well as anisotropic behavior, and asymmetric hysteretic. It is now widely accepted that this behavior highly nonlinear and complex, is mainly related to the creation, development and set of opening and closing of microcracks accompanied networks and sliding friction between the lips of microdefects in contact. In the context of a serious industrial use, the construction of a damage model simple, thermodynamically and mathematically reliable and providing an appropriate response for quasi-brittle materials until the onset of localization damage, is currently an important issue. It is indeed a necessary step before adequately modelling behavior to the ruin of many civil engineering works. The objective of this thesis is to improve the predictive capabilities of an existing simple model of damage by microcracking which takes into account unilateral effects related to the opening and closing of microcracks. The new approach is based on the introduction of a second dissipative phenomenon may be induced when closing microdefects: frictional sliding of the lips of microcracks. Modeling of this new dissipative mechanism occurs at the macroscopic scale by only referring to the lower scale or the results of the micro environments that microcracked to interpret or justify certain assumptions. Particular attention is paid to the continuous differentiability of the thermodynamic potential proposed. The study and simulation of various tests enable to illustrate the relevance of the choices made

Les deux parties qui constituent ce mémoire de thèse, traitent suivant deux approches complémentaires, des problèmes d’analyse de la déformation cassante en géologie structurale, lorsque celle-ci se manifeste principalement par des glissements sur des plans de fractures préexistants. La première partie est consacrée à l’analyse numérique de population de failles striées. Une propriété du modèle mécanique d’E. Carey et B. Brunier, observable sur certains échantillonnages, permet de déterminer graphiquement les directions principales et le rapport de forme d’une déviateur de contraintes. L’introduction de facteurs de pondération dans le processus itératif de E. Carey permet également d’améliorer l’analyse numérique de population de plans de failles striées hétérogènes. Les limites d’application du modèle d’analyse des failles striées sont étudiées en considérant l’aspect mécanique de la rupture par glissement. L’introduction d’une loi empirique de type Mohr-Coulomb vient compléter l’analyse des résultats obtenus par la méthode de E. Carey. Si la détermination quantitative des paléo-contraintes reste difficile à aborder, l’approche proposée permet une interprétation plus satisfaisante des observations de terrain en accord avec les données de la mécanique des roches. En conclusion nous suggérons l’utilisation de ce critère de comptabilité pour l’interprétation de population de failles striées ou de mécanismes au foyer. L’approche quantitative des relations contraintes/déformations dans des milieux affectés de discontinuités macroscopiques est abordée dans la deuxième partie par une méthode de simulation numérique : le modèle UDEC (Universal-Distinct-Element-Code). Bien que nous soyons limités à des problèmes à deux dimensions, ce modèle apparaît comme un outil nouveau pour l’analyse quantitative de la déformation cassante
Two independent approaches about problems of brittle deformation analysis in structural geology are investigated. Deformation process considered here is frictional sliding on preexisting sets of faults. Numerical analysis of striated fault planes is discussed in the first part. A property of the mechanical E. Carey and B. Brunier's model, sometimes available on data set, can be used as a first graphical determination of principal stress directions and shape factor. Heterogeneous data sets can be studied by the introduction of weight factors in the iterative regression. The model's applicability limits are analyzed by considering the mechanical aspect of sliding failure on preexisting faults. Empirical laws such as Mohr-Coulomb linear law, improve the physical reliability of a result obtained by E. Carey's numerical method. Nevertheless, paleo-stress quantification still remains a difficult problem. Thus, use of those compatibility criteria should be integrated to analyze both striated fault planes and focal mechanisms. Stress/strain relationships in discontinuous media are illustrated in the second part through a numerical simulating model: Universal­ Distinct-Element-Code. The modelling concerns two dimensional block structures. This program is applied to several examples (stress patterns in discontinuous elastic rockmass and volcano structure deformation). It can be used in various tectonic settings in order to quantify deformational analysis