Academic literature on the topic 'Frottement élastomère / verre'

De très nombreux problèmes rencontrés dans l’industrie sont liés aux évolutions que subissent les interfaces. Le contact, le frottement et l’adhésion y jouent un rôle fondamental. Ce travail est une contribution au développement d’un modèle qui couple adhésion et frottement et qui autorise la cicatrisation des liens adhésifs lorsque les corps sont remis en contact après avoir été séparés. Ce modèle est appelé modèle d’adhésion cicatrisante. Dans le cadre de ce mémoire, les applications concernent plus particulièrement l’étude du contact verre/élastomère. La formation du col d’adhésion, les phénomènes « jump-on » et « jump-off » et la formation et la propagation des ondes de Schallamach sont abordés. Le travail propose une modélisation à l’échelle des surfaces, issue de considérations thermodynamiques et qui simule les effets des interactions de type van der Waals. Outre la possible cicatrisation des liens lors de l’approche des corps, l’originalité du modèle est que les processus d’endommagement et de cicatrisation des liens adhésifs sont tous deux liés à la vitesse de sollicitation au niveau de l’interface. Selon les applications envisagées, l’approche permet ainsi de considérer deux sources possibles de dissipations. L’une est surfacique et liée au comportement de l’interface. La seconde est volumique et liée au comportement des corps. La formulation dynamique est donnée dans le cadre de la mécanique non régulière. Les méthodes numériques correspondantes sont mises en oeuvre dans la plateforme LMGC90 (Montpellier - Marseille). Le modèle est testé sur des Benchmarks et validé sur la simulation d’une expérience de tribologie de contact verre/élastomère
Many problems encountered in industry are concerned with interface evolutions, where contact, friction and adhesion are fundamental topics. This PhD thesis contributes to the development of a model involving adhesion and friction and allowing the healing of the adhesive bonds when the bodies are again pushed closer together after their separation. This model is called model of healing adhesion. In this work the applications concern specifically the contact glass/rubber. The formation of the the adhesion neck, jump-on and jump-off phenomena and the formation and the propagation of the Schallamach waves are investigated. A modelling of the adhesive contact is thus proposed, based on thermodynamic considerations and surface interactions concepts. In addition to the possible healing of the adhesives bonds, the originality of the model is that healing process and damage process are both related to the rate of the solicitation at the interface. According to the applications, the approch allows to consider two potential sources of dissipation. One is called surface dissipation and linked to the behaviour of the interface. The second is called bulk dissipation and linked to the behaviour of the bodies. The dynamic formulation is done within the framework of the non-smooth mechanic. Implementations of appropriate numerical methods and simulations are done in LMGC90 (Montpellier - Marseille). The model is tested with Benchmark and validated with the simulation of a glass/rubber experiment

De très nombreux problèmes rencontrés dans l'industrie sont liés aux évolutions que subissent les interfaces. Le contact, le frottement et l'adhésion y jouent un rôle fondamental. Ce travail est une contribution au développement d'un modèle qui couple adhésion et frottement et qui autorise la cicatrisation des liens adhésifs lorsque les corps sont remis en contact après avoir été séparés. Ce modèle est appelé modèle d'adhésion cicatrisante. Dans le cadre de ce mémoire, les applications concernent plus particulièrement l'étude du contact verre/élastomère. La formation du col d'adhésion, les phénomènes « jump-on » et « jump-off » et la formation et la propagation des ondes de Schallamach sont abordés. Le travail propose une modélisation à l'échelle des surfaces, issue de considérations thermodynamiques et qui simule les effets des interactions de type van der Waals. Outre la possible cicatrisation des liens lors de l'approche des corps, l'originalité du modèle est que les processus d'endommagement et de cicatrisation des liens adhésifs sont tous deux liés à la vitesse de sollicitation au niveau de l'interface. Selon les applications envisagées, l'approche permet ainsi de considérer deux sources possibles de dissipations. L'une est surfacique et liée au comportement de l'interface. La seconde est volumique et liée au comportement des corps. La formulation dynamique est donnée dans le cadre de la mécanique non régulière. Les méthodes numériques correspondantes sont mises en œuvre dans la plateforme LMGC90 (Montpellier - Marseille). Le modèle est testé sur des Benchmarks et validé sur la simulation d'une expérience de tribologie de contact verre/élastomère.

L'essuyage d'un pare-brise est assuré par le mouvement alternatif d'une lèvre en caoutchouc qui permet l’évacuation de l’eau par un contact linéique de très petite dimension (40 µm). Cette interface exige une meilleure connaissance de son comportement tribologique et vibratoire et ces travaux de thèse proposent donc de simuler ce contact caoutchouc/verre en fonction d’une quantité d’eau et avec une instrumentation qui analyse son comportement tribologique dans des conditions sèche, lubrifiée et de séchante. L'épaisseur du film d'eau à l'interface est estimée par une technique d’interférométrie optique. Les instabilités de frottement, lorsqu’elles sont observées, sont caractérisées par des capteurs dédiés et à l’aide d’une visualisation rapide du contact à l'échelle micrométrique. Cinq situations peuvent être différenciées selon l'évolution du frottement. Le premier est observé en condition sèche et trois autres en condition mouillée et ceci en fonction de la vitesse de glissement. La contribution relative des aires sèches et humides de la surface de contact est discutée en fonction de la vitesse de glissement, de la charge normale et des matériaux. Dans un contact sec, les expériences donnent un accès direct à la zone de contact solide donc à sa contribution au frottement. En condition humide, les performances en essuyage sont observées et l'évolution du niveau de frottement par rapport à la vitesse est corrélée à une réduction de l’aire réelle de contact. Le plus haut coefficient de frottement définit un 5ième régime de frottement qui apparaît lorsque la quantité d’eau au sein du contact est réduite à quelques nano litres, ce régime est appelé «séchante». Des ménisques d’eau restent confinés dans la zone de contact et cette "zone humide" augmente le niveau de frottement par une action capillaire
The wiping of a car windshield is carried out with the reciprocating motion of a rubber blade on glass which allows the water removal. This function is realized by a contact between rubber and glass of very small dimension (40 µm). The analysis of rubber lip sliding on a smooth surface requires a better understanding of both their frictional response and its stability. This work analyses the tribological behaviour of micrometer rubber spots sliding on a smooth surface (nanometer surface roughness) with a controlled amount of water. Our experiment proposes to simulate the rubber/glass contact with a complete instrumentation to analyse the sliding steady state behaviour within different conditions: dry, lubricated and tacky and the unstable one. The friction instabilities are characterised with dedicated sensors and a fast camera record system. These aspects have been investigated at the nanometer scale using the resources of a modified elasto hydrodynamic tribometer in order to measure the water film thickness at the interface by interferometric technique. Five tribological situations can be differentiated by the evolution of friction stress, the real contact area and the section strain. One is observed in dry condition and three in wet one according to the sliding velocity. The relative contribution of both dry and wet contact area on frictional response according to sliding velocity, normal load and slider’s material, is discussed. In a dry contact, the experiments give direct access to the solid contact area contribution to friction stress. In wet condition, the wiping performance is observed and the evolution of the friction stress versus the sliding speed is correlated to a reduction of the real contact area. The highest friction coefficient appears when the quantity of liquid is reduced to few nanoliters, this fifth regime is called “tacky”. Droplets are confined in the contact zone and this “lubricated zone” increases the friction stress

Ce mémoire présente une étude expérimentale et numérique sur le crissement du contact verre/élastomère lubrifié à l’eau, avec pour application le bruit des essuie-glaces. Le crissement provient d’une vibration auto-entretenue de l’échantillon d’élastomère sur l’un de ses modes. Des expériences menées à vitesse stabilisée montrent qu’il existe trois régimes de frottement. À basses vitesses, le frottement est constant et élevé malgré le lubrifiant : c’est le régime limite. À hautes vitesses, la formation d’un film hydrodynamique assure un frottement faible. La transition a lieu à des vitesses intermédiaires où le frottement décroît fortement avec la vitesse de glissement : c’est le régime mixte. On observe que la vibration auto-entretenue n’apparaît que durant le régime mixte. Un modèle masse-ressort-amortisseur à un degré de liberté permet de rendre compte de ces observations : le système est instable lorsque la pente du coefficient de frottement avec la vitesse est négative et supérieure à un seuil relié à l’amortissement interne de l’élastomère. L’instabilité est de type stick-slip et son apparition est bien prédite quantitativement par ce critère de stabilité. Le mécanisme générant l’instabilité est donc d’origine tribologique et sa compréhension requiert un examen approfondi du contact au cours de la transition. Les observations directes du contact par microscopie montrent que le contact élastomère/verre lubrifié est hétérogène et composé d’une multitude de spots. On divise le contact en trois familles : les spots de contact sec (sans aucun film d’eau entre l’élastomère et le verre), le contact intermédiaire caractérisé par un mince film d’eau entre l’élastomère et le verre, et une zone totalement lubrifiée. On propose une loi de frottement de type additive prenant en compte la contribution de ces trois familles. La composante de frottement sec est proportionnelle à l’aire des spots secs. Une composante d’origine capillaire, causée par la présence de ponts capillaires dans le contact, est proportionnelle au périmètre du contact intermédiaire. La composante hydrodynamique est toujours négligeable
This thesis presents a study about the squeal noise induced by a lubricated elastomer/glass contact. The industrial application of this work, based on experimental and numerical approaches, is the wiper blade squeal noise. The hearing squeal noise is caused by a self-induced vibration of the elastomer sampled on one of its mode. Experiments produced for different sliding speeds reveal three regimes of friction. At low speeds, friction coefficient is constant and high : this is the boundary regime. For high speeds, the forming of an hydrodynamic film between the elastomer and the glass induces a low friction coefficient. The transition occurs for intermediate speeds for which the friction strongly decreases with the sliding speed : this is the mixed regime. One observes that the self-induced vibration is present only during the mixed regime. A model, based on a single degree-of-freedom mass-spring-damper oscillator submitted to a velocity-dependent frictional force, allows to understand these observations : the system is unstable when the variation of the friction coefficient according to the sliding velocity is negative and higher than a threshold depending on the elastomer intrinsic material damping. The instability is stick-slip kind, and its occurrence is well predicted using this stability criterion. Thus the origin of the instability is tribological and its full understanding needs the consideration of the contact evolution during the transition. Direct contact observations by microscope show that the lubricated elastomer/glass contact is heterogenous and composed of a multitude of spots. The contact is divided in three families : dry contact spots (without any lubricated water film between elastomer and glass), the intermediate contact defined by a thin film layer between elastomer and glass, and a totally lubricated zone. Using these three kinds of contact spots, an additive friction law is established. Friction component associated with dry contact depends on dry spots area. Intermediate contact generates capillary force, caused by the presence of capillary bridges in the contact. The associated force depends on the intermediate contact perimeter. The hydrodynamic component is always negligible

Deux méthodes expérimentales ont été développées pour mesurer, pour une interface multi-contacts élastomère / verre, les champs mécaniques en volume (micro-capteur de force MEMS noyé sous le film élastique) et à l'interface (imagerie de contact par transmission), résolus spatialement à une échelle intermédiaire entre celle du contact apparent et celle des micro-contacts.
La mesure MEMS a permis d'obtenir les champs de contrainte sous charge normale et en glissement stationnaire, en très bon accord avec des modèles mécaniques simples. Pour des substrats de rugosité périodique le lien entre spectre des contraintes et topographie de surface a pu être interprété en termes de filtrage spectral, pertinent pour comprendre la perception tactile.
La mesure optique a permis, en analysant la répartition spatiale de l'intensité, d'obtenir le champ de pression de surface. Sa dépendance avec les propriétés de la couche rugueuse a été confrontée au modèle de Greenwood-Tripp. Par suivi des aspérités, le champ de déplacement a été mesuré avec une résolution sub-micronique et a mis en évidence la coexistence de zones glissantes et adhérentes prédite par Cattaneo et Mindlin.