Dissertations / Theses: 'Mécanisme de contact'

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Moureau, Frédérique. "Biodégradation des polymères au contact des tissus : mécanisme et applications." Paris 5, 1988. http://www.theses.fr/1988PA05P252.

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Crozet, Martial. "Analyse tribologique du contact siège-soupape d'un moteur diesel." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI106.

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Abstract:

Au sein du moteur diesel, le contact siège-soupape est l’un des rares contacts secs. Cette absence de lubrification couplée avec la répétition des cycles de combustion (500 millions) et les conditions sévères de fonctionnement (pression de combustion de 18 MPa) l’expose à des dégradations importantes. Celles-ci se matérialisent par des enlèvements de métal au niveau de la soupape d’admission, aboutissant à terme à des fuites de gaz et au dysfonctionnement du moteur. Dans ce contexte, l’objectif est de comprendre les mécanismes de dégradation du contact siège-soupape, afin d’identifier les paramètres influençant l’usure et de proposer des solutions correctives. Pour y répondre, la démarche choisie s’appuyant sur les notions de triplet tribologique et de débit de matière au sein du contact a fait intervenir une double analyse numérique et expérimentale. Un modèle dynamique et un banc de culbuterie ont permis de montrer que les débits d’usure pouvaient être activés par l’architecture du mécanisme d’ouverture de la soupape. Par conséquent, la limitation de ces débits est obtenue par le contrôle de la géométrie « globale » du système et donc sans modification des matériaux. De la même manière, un modèle par éléments finis se focalisant sur la réponse locale des 1ers corps (siège-soupape) a permis de mettre en évidence l’impact de la géométrie « locale » du contact. Le changement de cette géométrie est un levier pour limiter le cisaillement des 1ers corps ce qui réduit l’arrachement de particules (débit source interne) et donc l’usure. Enfin, des essais réalisés sur le moteur et sur un banc d’essais spécifiquement adapté ont permis de finaliser la compréhension des mécanismes de dégradation (débit source, débit d’usure…). Les interprétations morphologiques des faciès d’usure du contact en terme de débits de matière ont permis de comprendre les mécanismes de formation d’une couche protectrice : le 3e corps (débit interne). Une solution pour favoriser ce débit interne est l’utilisation optimisée de polluants issus de la combustion. Par exemple, l’huile brûlée dans le contact (débit source externe), qui est a priori néfaste, devient ici une opportunité. De la même manière, les hydrocarbures imbrûlés issus de la combustion du biodiesel contribuent à protéger le contact
Within diesel engines, the valve-seat contact is one of the few non-lubricated contacts. Due to the lack of lubrication it is exposed to significant degradation. It is put in evidence by material removal at the intake valve. This material pull out is promoted by the replication of combustion cycles (500 million) and by severe operating conditions (pressure 18 MPa). The wear can possibly lead to gas leakage and to the engine failure. In this context, the target of this work was to understand degradation mechanisms of the valve-seat contact in order to identify parameters affecting its wear. To address this question, the chosen approach based on the tribological triplet and material flows within the contact involved a double numerical and experimental vision. A dynamic model and a valvetrain test bench showed that the wear flows could be activated by the architecture of the valve opening system. Therefore, the limitation of these flows is obtained by the control of the "global" geometry of the system and thus without modification of materials. In the same way, a finite element model focusing on the local response of the 1st bodies (seat-valve) made it possible to highlight the impact of the "local" geometry of the contact. The change of this geometry is a lever to limit shear stresses applied to 1st bodies which reduces the tearing of particles (internal source flow) and therefore wear. Finally, tests carried out on the engine and on a specifically adapted test bench made it possible to finalize the understanding of degradation mechanisms (source flow, wear flow ...). Morphological interpretations of worn surfaces in terms of material flows made it possible to understand the build up stages of a protective layer : the 3rd body (internal flow). One solution to promote this internal flow is the optimized use of pollutants from combustion. For example, the burned oil in contact (external source flow), which is a priori harmful, becomes an opportunity here. In the same way, un-burned hydrocarbons from the combustion of biodiesel help to protect the contact

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Renault, Jean-Christophe. "Étude du mécanisme de dégradation du méthanol au contact du nickel dans le cadre d'une boucle fluide diphasique à pompage capillaire." Thesis, Pau, 2017. http://www.theses.fr/2017PAUU3017/document.

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Abstract:

Dans le domaine ferroviaire les contraintes pesant sur les systèmes de traction électrique sont telles que cela constitue une branche à part de l’électronique, appelée « électronique de puissance ». La nécessité du refroidissement est exacerbée par la présence de très fortes puissances électriques circulant dans ces systèmes. Une adaptation au domaine ferroviaire des boucles fluides diphasiques à pompage capillaire, initialement conçues pour des applications spatiales, pourrait constituer une réponse avantageuse à ce besoin de refroidissement. Ce sont des moyens de transfert thermique passifs, modulaires, très performants et très fiables. La vaporisation du fluide caloporteur se fait dans une mèche poreuse, engendrant une différence de pression entre la vapeur et le liquide, permettant la mise en mouvement du fluide dans tout le système. Elles fonctionnent donc sans pompe ni aucun organe mécanique de mise en mouvement du fluide.Des adaptations ont été effectuées par ALSTOM et EHP (Euro Heat Pipe) sur ces boucles conduisant à un prototype appelé « Capillary Pumped Loop for Integrated Power » (CPLIP). Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’étudier la compatibilité chimique du fluide diphasique utilisé dans la CPLIP, le méthanol, avec le matériau de la mèche poreuse de la CPLIP, du nickel fritté. Cette compatibilité sera notamment étudiée aux températures de fonctionnement qui pourraient être plus élevées qu’elles ne le sont actuellement avec l’utilisation du carbure de silicium dans l’électronique de puissance. Deux bancs d’essai ont été développés spécifiquement pour l’étude du vieillissement d’un fluide au contact d’un solide catalytique. Le premier est un réacteur batch permettant de déterminer la cinétique de réaction. Un second banc d’essais a été conçu dans le but de se rapprocher des conditions de fonctionnement des boucles fluides diphasiques. Du fait des contraintes liées à l’étude de la réaction par analyse des composés chimiques, il n’était pas possible de faire circuler le fluide par pompage capillaire. C’est donc une boucle fluide diphasique gravitaire qui a été mise au point. Le fonctionnement de ce procédé étant loin d’être trivial, une partie de ce travail est consacrée à décrire le comportement thermique de ce procédé, à l’aide de résultats expérimentaux ainsi que d’un modèle numérique simple. Les analyses sur ces deux bancs de test ont été faites à l’aide d’un micro-chromatographe en phase gazeuse. Des essais de caractérisation de la surface, au travers d’analyses de microscopie à balayage électronique, de spectrophotométrie à rayon X et des analyses BET ont permis d’avoir une idée plus précise de la surface du nickel fritté. Ces analyses ont également été effectuées après réaction, de manière à obtenir plus d’informations sur l’évolution de l’état de surface au cours de la réaction. Différents essais ont ensuite été effectués pour différentes températures et différentes granulométries qui nous ont permis de proposer un mécanisme de la dégradation du méthanol au contact du matériau constituant la mèche poreuse. Enfin, des premiers tests ont été effectués sur la boucle fluide diphasique de manière à étudier la dégradation du méthanol dans des conditions proches de celles qui seront rencontrées dans les boucles industrielles
In the railway field the constraints on electric traction systems are such that these systems constitute a separate branch of electronics, called "power electronics". Furthermore, the needs for cooling these systems are increased by the presence of very high electrical currents flowing in these systems. An adaptation to the railway field of two-phase fluid capillary pumped loops, initially designed for space applications, could be an advantageous response to this cooling need. The capillary pumped loops are passive and modular heat transfer devices, characterized by their highly efficient and highly reliable behavior. The vaporization of the heat transfer fluid takes place in a porous wick, generating a pressure difference between the vapor and the liquid phase, allowing the setting in motion of the fluid throughout the system. They therefore operate without pump or any mechanical element to set the fluid in motion. Adaptations have been made by ALSTOM and EHP (Euro Heat Pipe) on these loops, leading to a prototype called "Capillary Pumped Loop for Integrated Power" (CPLIP). The goal of this PhD, in this context, is to study the chemical compatibility of methanol, which is the fluid used in the CPLIP, with the material of the CPLIP wick based on sintered nickel. Their compatibility will be mainly studied for temperatures higher than those currently encountered in the loop, to take into account the increase of operating temperature due to the development of silicon carbide in power electronics.Two test benches have been developed specifically for the study of the aging of a couple fluid/catalytic solid in contact. The first one is a batch reactor used to determine the reaction kinetics. A second test bench has been designed with the aim to partially reproduce the operating conditions of the CPLIP. Because of the constraints related to the study of the reaction including analysis of the chemical compounds, it was not possible to generate capillary pumping to the setting in motion of the fluid. A gravitational two-phase fluid loop has therefore been developed. Since the use of this process is quite complex, a part of this work is devoted to describe its thermal behavior, using experimental results as well as a simple numerical model. On these two test benches, a gas chromatograph was used to perform chemical analyzes. Surface characterization tests, using scanning electron microscopy, X-ray spectrophotometry and BET analyzes, provided a more accurate knowledge of the surface area of the sintered nickel. Analyzes were also carried out after reaction, in order to obtain more information on the evolution of the surface state during the reaction. Various tests were then carried out for different temperatures and particle sizes which allowed us to offer a degradation mechanism of methanol in contact with the nickel of the porous wick. Finally, first tests were carried out on the gravitational two-phase fluid loop in order to study the degradation of methanol under conditions representative to those encountered in industrial loops

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Camolezi, Marcos Daniel. "La causalité chez Henri Bergson : formation d'une pensée au contact des sciences expérimentales." Thesis, Paris 1, 2017. http://www.theses.fr/2017PA01H210.

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Abstract:

Cette thèse se propose de comprendre la formation et le rôle du concept de causalité dans la philosophie d'Henri Bergson (1859-1941 ), notamment au cours de la période allant de 1889 à 1907. La première partie de ce travail porte sur la redéfinition du concept de causalité dans l'Essai sur les données immédiates de la conscience ( 1889). Dans cet ouvrage, pour que la causalité en général devienne une "causalité psychologique", Bergson interroge l'importance du concept de causalité dans la détermination de l'expérience interne du temps. Il s'agit pour nous de mettre au jour la manière dont ce changement s'opère sur des bases philosophiques fermes. Dans la deuxième partie, nous examinons comment Bergson, quittant la voie de la théorie de la connaissance, s'oriente vers une ontologie de la mémoire fondée sur des bases physiologiques hésitantes, où l'idée du corps occupe une place particulière. Nous nous pencherons dans cette partie sur les détails de cette causalité conçue comme un "sentiment de l'effort''. La troisième et dernière partie de cette thèse présente une réflexion d'ensemble sur les points de vue susmentionnés. On y met en relief l'importance des deux causalités bergsoniennes à travers l'analyse d'un cours inédit de Georges Canguilhem. La manière dont ce dernier valorise la problématique de la causalité dans la philosophie de Bergson est précisément celle que nous adoptons pour tenter de saisir une telle question. Ainsi, la discussion autour des difficultés de l'action matérielle servira de base pour comprendre la spécificité du problème de l'invention technique
This thesis aims to understand the formation and the role of the causality concept in the philosophy of Henri Bergson (1859-1941 ), notably in the period from 1889 to 1907. Its first part is devoted to exposing the redefinition of causality concept within Time and Consciousness (1889). In this book, a set of statements were assumed by the philosopher so that causality in general becomes a sort of "psychological causality", particularly in order to question the importance of the concept of causality itself in determining the inner experience of time. It is our intent to underscore how this change is operated on a cautious philosophical basis. In the second part of this work, we try to disclose how Bergson abandons the path of the theory of knowledge on behalf of an ontology based on controversial physiological bases, notably regarding the idea of body, which the author presents in Matter and memory (1896). It is from the conceptual unfolding of a causality conceived as the "feeling of effort'' that we are concerned here. Finally, the third part of the thesis presents an overall reflection on the points of view mentioned above. In it, the relevance of the two causalities is highlighted by the analysis of an unpublished course by Georges Canguilhem, in which the problem of causality in Bergson's philosophy is valued according to the way in which we Il)' to understand and reveal it here. Thus, the discussion on the difficulties of material action may represent a prelude to the comprehension of the specificity of the problem of technical invention
Esta tese tem por objetivo compreender a formação e o papel do conceito de causalidade na filosofia de Henri Bergson (1859-1941), notadamente no período de 1889 a 1907. Sua primeira parte é dedicada à exposição da redefinição do conceito de causalidade dentro do Ensaio sobre os dados imediatos da consciência (1889). Neste livro, para que a causalidade em geral torne-se certa “causalidade psicológica”, uma série de posicionamentos teve de ser tomada pelo filósofo no intuito de questionar a importância de tal conceito na determinação da experiência interna do tempo. É nosso propósito pôr em evidência como essa mudança é operada sobre bases filosóficas seguras. Na segunda parte deste trabalho, procuramos expor como Bergson abandona a via da teoria do conhecimento em prol de uma ontologia fundamentada em bases fisiológicas inseguras, notadamente no que concerne à ideia de corpo que o autor apresenta em Matéria e memória (1896). Do ponto de vista filosófico, sua concepção de subjetividade, definida a partir de um campo de possibilidades, deixa em aberto modo como esse campo transforma-se, em retorno, da possibilidade à realidade. Dito de outro modo, o filósofo garante a especificidade da ação metafísica com precisão filosófica, mas não avança sobre o problema da realização com grau de precisão comparável. Com efeito, em algumas circunstâncias no ínterim de Matéria e memória (1896) e A evolução criadora (1907), Bergson ocupa-se do problema da realização em referência explícita ao próprio problema da causalidade. É dos desdobramentos conceituais desta causalidade concebida como “sentimento do esforço” que nos ocupamos aqui. Por fim, a terceira parte deste trabalho apresenta uma reflexão de conjunto sobre os pontos de vista acima mencionados. Nela, a relevância das duas causalidades é posta em destaque através da análise de um curso inédito de Georges Canguilhem, em que a problemática da causalidade na filosofia de Bergson é valorizada segundo o modo como procuramos entendê-la e expô-la nesta tese. Assim, a discussão das dificuldades da ação material poderá representar um prelúdio à compreensão da especificidade do problema da invenção técnica

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Wang, Yu. "Multi-scale investigation and analysis of the friction behavior and wear in the manufacturing of the woven composite reinforcements." Electronic Thesis or Diss., Mulhouse, 2024. http://www.theses.fr/2024MULH7126.

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Abstract:

Dans le processus de fabrication des renforts textiles, la friction entre les fils torsadés joue un rôle clé dans les propriétés mécaniques des composites renforcés de fibres, une friction excessive pouvant les détériorer. Cette étude développe un cadre analytique pour comprendre ce comportement frictionnel. Deux modèles analytiques ont été introduits pour décrire la friction des fils, prenant en compte la dynamique de contact à grande échelle. Les validations expérimentales confirment l'efficacité des modèles, offrant une caractérisation détaillée de la friction dans différentes conditions et révélant l'influence de paramètres critiques sur le comportement des architectures textiles. En outre, un modèle numérique innovant a été développé pour prédire la friction et l'usure des fils, en intégrant des composantes géométriques et mécaniques. Ce modèle prend en compte l'endommagement des fibres selon la théorie de la poutre de Timoshenko et aborde les problèmes de pénétration via un auto-codage. Il a été validé par des résultats expérimentaux et une imagerie micro-CT, confirmant sa précision. Cette méthode fournit des informations précieuses sur la réponse mécanique des fils pendant la fabrication des renforts, permettant une compréhension approfondie des effets des paramètres géométriques et mécaniques sur la friction et l'usure. Des améliorations futures de ce modèle pourront affiner la caractérisation du comportement frictionnel lors de la formation des composites et ainsi optimiser les processus de fabrication pour prolonger la durée de vie des produits tout en réduisant les déchets
In the manufacturing process of textile reinforcements, friction between twisted yarns is a critical factor that significantly influences the mechanical properties of fiber-reinforced composites. Excessive friction can deteriorate these properties. This study develops a comprehensive analytical framework to understand the friction behavior in the manufacturing of textile reinforcements. Two novel analytical models were introduced to describe friction behaviorof yarns. The models account for the full-scale contact dynamics influenced. Experimental validations confirm the model's efficacy by providing a detailed characterization of friction under various conditions, which reveal the influence of critical parameters on friction behavior of fabric architectures. Additionally, an innovative numerical model for predicting yarn friction and wear behavior was introduced, incorporating both geometric and mechanical components. A yarn model,considering fiber damage behavior based on the Timoshenko beam, was developed to explore friction and wear during reinforcement manufacturing. The model effectively addresses penetration problems through self-coding and was validated by experimental results and microCT imaging, confirming its accuracy. This method provides valuable insights into the mechanical response of yarns during reinforcement manufacturing, allowing for an in-depth understanding of the effect of yarn geometrical and mechanical parameters on friction and wear behavior. Future improvements can further characterize friction behavior during composite forming and optimize the manufacturing process, promoting longer product lifespans and reduced waste

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Vincent, Julien. "Étude expérimentale des interactions aube-abradable à très grandes vitesses : influence du matériau et de sa microstructure." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0334.

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Abstract:

Le rendement des turboréacteurs peut être amélioré en minimisant le jeu aube-carter, réduisant ainsi les pertes aérodynamiques. Ces jeux réduits occasionnent des risques de contact entre les aubes en rotation à grande vitesse et le carter moteur. Des matériaux sacrificiels, appelés matériaux abradables, sont alors déposés sur le carter pour limiter les endommagements induits par ces contact. Ces interactions font intervenir un grand nombre de mécanismes d’endommagement bénéfiques ou néfastes au bon fonctionnement du joint abradable et à la fiabilité du moteur. L’objectif de cette thèse est alors de comprendre, prédire et quantifier les différents endommagements et les efforts d’interaction associés pour des matériaux abradables obtenus à l’aide de paramètres procédés différents. Un dynamomètre triaxial a été développé afin de reproduire l’interaction locale entre l’extrémité de l’aube et le matériau abradable à très grande vitesse (50 – 300 m/s) lors de phases transitoires. La mesure d’efforts d’interaction lors de contacts de très courte durée (300 µs – 1 ms) nécessite une bande passante importante. Une méthode de correction basée sur l’analyse modale expérimentale a été mise en œuvre afin d’étendre la bande passante naturelle du dynamomètre et d’atténuer les couplages entre les différentes voies de mesure. Les mécanismes d’endommagements des abradables ont été étudiés à partir d’analyses post-mortem et corrélés aux efforts et vitesse d’interactions
The turbofan efficiency can be improved by minimizing the blade-casing gap, thus reducing the aerodynamic loss. The reduced gap conduces to contact risk between the high-speed rotating blades and the engine case. Sacrificial materials, called abradable materials, are deposited on the casing to limit the damage caused by these contacts. These interactions involve a lot of damage mechanisms, which can be adverse or beneficial to the proper performance of the abradable seal and to the reliability of the engine. The aim of this thesis is to understand, predict and quantify the different damages and the interaction forces associated for abradable materials obtained with different process parameters. A triaxial dynamometer was developed to reproduce the local high-speed interactions (50 – 300 m/s) between the blade tip and the abradable material during transitional phases. The interaction forces measurement during short-lived contacts (300 µs – 1 ms) requires a large bandwidth. A correction method based on experimental modal analysis was implemented to extend the natural bandwidth of the device and attenuate the crosstalk between the different measurement channels. The damage mechanisms of abradable materials were studied by post-mortem analysis and correlated to the interaction forces and velocity

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Delebarre, Corentin. "Etude expérimentale des systèmes d'étanchéité de type labyrinthe pour turbomachine par l'étude du contact grande vitesse." Thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://www.theses.fr/2015INPT0130.

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Abstract:

Une des solutions envisagées par les motoristes pour améliorer le rendement des turbomoteurs consiste à réduire le jeu en fonctionnement dans les deux systèmes d’air des turbomachines. Plus particulièrement dans le système d’étanchéité d’air secondaire, la réduction du jeu entre les parties fixes et tournantes améliore le contrôle des étanchéités du moteur et les niveaux de refroidissement entre les différents modules des turbomoteurs, mais entraînent des interactions indésirables entre les différents composants. Les systèmes d’étanchéité dynamiques sont composés de joints labyrinthes couplés à un revêtement abradable sacrificiel en vis-à-vis, qui offre la particularité de s’user préférentiellement en préservant la majeure partie du système d’étanchéité en évitant une usure de la partie tournante. L’objectif de cette thèse est de reproduire et d’étudier, par l’intermédiaire d’un banc technologique haute vitesse spécialement conçu pour l’étude, les interactions labyrinthe-abradable appliquées au couple acier inoxydable/Al-Si 6%, dans des conditions de fonctionnement d’un turbomoteur. Une instrumentation spécifique est développée sur le banc et apporte à l’étude les données expérimentales manquantes visant à la caractérisation des interactions labyrinthe-abradable. Une analyse tribologique, basée sur le concept de troisième corps, est menée afin d’identifier les différents débits de matière puis de décrire les étapes successives des mécanismes d’usure (circuit tribologique) du revêtement Al-Si 6%. L’influence des paramètres de pilotage de l’interaction et de la géométrie du joint a été étudiée. Enfin, une étude statistique basée sur l’iconographie des corrélations, permet de modéliser le comportement global du système labyrinthe-abradable, d’identifier les paramètres influents du système et d’apporter des critères pour une potentielle surveillance des interactions. Ces travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre TURBOMECA Bordes (groupe SAFRAN), et le Laboratoire Génie Production (LGP) de Tarbes
S of turbomachinery. Especially in the secondary air sealing system, the tight clearance between the stationary and rotating parts improves control of engine seals and cooling levels between the different modules of the engines but may cause undesirable interactions between the static and rotating components. Dynamic sealing systems are composed of labyrinth seals coupled to a sacrificial abradable coating, which can accommodate interactions to preserve the global geometrical seal integrity. The objective of this thesis is to study and reproduce, through a technological high speed test rig specifically designed for the study, the labyrinth-abradable interactions applied to stainless steel/Al-Si 6% couple, under similar turbo-engine operating conditions. A suitable instrumentation is developed on the test ring to complete missing experimental data to characterize abradable labyrinth interactions. A tribological study, based on the third body concept, is proposed to identify wear mechanisms process of the Al-Si 6% coating. The influence of interaction control parameters and the seal geometry was investigated. Finally, a statistical study, based on the iconography of the correlation, is proposed to model the overall labyrinth-abradable system behavior and to identify influential parameters of the system and provide suitable criteria to monitor labyrinth seal interactions. This work was achieved within the framework of cooperation between TURBOMECA Bordes (SAFRAN Group), and the Laboratoire Génie de Production (LGP) de Tarbes

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Raffalli, Chloé. "Les allergies cutanées aux fragrances : mécanisme d'action et rôle du facteur de transcription Nrf2. Du modèle 2D au modèle 3D." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS045/document.

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Abstract:

La dermatite allergique de contact (DAC) est une réaction inflammatoire aiguë, médiée par les cellules dendritiques (DCs) survenant suite à l’exposition répétée de la peau avec une molécule allergisante. La prévalence estimée des cas de DAC aux substances parfumantes est de 1,7 % à 4,1 % dans la population générale. Les molécules allergisantes sont des molécules appelées haptènes, qui vont se conjuguer avec des protéines de l’épiderme ou du derme. C’est le cas du cinnamaldéhyde (CinA), une molécule retrouvée dans la cannelle. Le linalol et le limonène sont des terpènes présents dans la lavande et l’orange, qui vont s’autoxyder au contact de l’air pour former des allergènes puissants, tels que les hydroperoxydes allyliques. Le premier objectif de cette thèse a été d’étudier le mécanisme d’action de ces terpènes et leurs hydroperoxydes allyliques respectifs sur la lignée cellulaire THP-1, qui sert de substitut aux cellules dendritiques. Le rôle du facteur de transcription Nrf2, majeur dans la lutte contre le stress oxydant, a également été investigué.Les consommateurs de produits cosmétiques sont exposés à de faibles concentrations de molécules allergisantes, mais plusieurs fois par jour ou par semaine. Nous avons souhaité étudier l’exposition répétée à de faibles doses d’haptène sur la peau.Les kératinocytes jouent également un rôle dans la DAC : ce sont les premières cellules qui vont rencontrer la molécule allergisante dans la peau. La deuxième partie de ce travail a été d’étudier l’impact d’une exposition répétée de CinA à de faible concentration sur ces KCs et plus particulièrement sur la différenciation de l’épiderme, en utilisant un modèle organotypique de peau en 3D
Allergic contact dermatitis (ACD) represents a severe health problem. It is a dendritic cells (DCs) mediated skin disease caused by repeated exposure to an allergenic compound. ACD cases of fragrances in general population is estimated from 1.7 % to 4.1%. Contact sensitizers are compounds termed haptens and they will form a conjugate with epidermis and dermis proteins. Example is cinnamaldehyde (CinA), a molecule found in cinnamon. Linalool and limonene are terpenes found in lavender and oranges. In contact with the air, they will autoxidize to form highly allergenic compounds: allylic hydroperoxides. The first aim of this thesis was to study the mechanism of action of those terpenes and their respective allylic hydroperoxides on THP-1 cell-line, described as a surrogate of DCs. The transcription factor Nrf2 is playing a major role in oxidative stress and was also investigated.Consumers of cosmetic products are exposed to low quantities of allergenic compounds, but several times a day or a week. We wanted to study repeated exposure of low concentration of haptens on the skin.KCs also play a key role in ACD: they are the first cells that will encounter the allergenic compound in the skin. The second aim of this thesis was to study the impact of repeated exposure of low concentrations of CinA on those KCs and more particularly on the epidermis differenciation, using a 3D organotypic culture of skin

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Tran, Thierry. "Programmation graphique interactive de tâches non répétitives de manipulation au contact." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30223.

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Abstract:

Les travaux exposes dans cette these portent sur le developpement d'outils theoriques et pratiques pour la programmation et la realisation de taches de manipulation par un systeme robotise. Ils s'appliquent a des taches non repetitives et complexes, ou le robot se trouve en interaction directe avec un environnement evolutif et non specifique. Une plus grande ergonomie dans la programmation de ces taches y est aussi recherchee. L'auteur propose, dans cette optique, un outil flexible et performant de generation de trajectoire, pour une structure mecanique contrainte, composee de corps polyedriques. Il repose sur un formalisme tres general. La representation de la tache se fait sous forme de graphe a partir duquel est calcule un modele lineaire numerique. Sa resolution permet le traitement de taches incompletement specifiees, sur-contraintes ou meme incompatibles. Cette methodologie est appliquee au calcul des mouvements d'objets soumis a des contraintes de contact. Un contact est ainsi decrit de maniere naturelle en terme de relations entre entites geometriques (point, droite, plan). Une gestion methodique de chaque type de contact permet un traitement automatique de la tache, avec un calcul quasi-immediat de la trajectoire. Une deuxieme application est presentee qui traite sous la meme approche des problemes de calibrage et de repositionnement d'un objet dans l'environnement. Le travail se termine par le developpement d'un environnement de programmation graphique interactif, dedie a la commande d'un robot manipulateur, et offrant un haut niveau de description des taches. Des exemples d'applications sont presentes en fin de memoire

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Fathi, Ali. "Dégradation des aspérités des joints rocheux sous différentes conditions de chargement." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/8176.

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Abstract:

Résumé: L’objectif de cette thèse est d’interpréter la dégradation des aspérités des joints rocheux sous différentes conditions de chargement. Pour cela, la variation des aspérités durant les différentes étapes du cisaillement d’un joint rocheux est observée. Selon le concept appelé “tiny windows”, une nouvelle méthodologie de caractérisation des épontes des joints a été développée. La méthodologie est basée sur les coordonnées tridimensionnelles de la surface des joints et elles sont mesurées après chaque essai. Après la reconstruction du modèle géométrique de la surface du joint, les zones en contact sont identifiées à travers la comparaison des hauteurs des “tiny windows” superposées. Ainsi, la distribution des zones de la surface en contact, endommagées et sans contact ont été identifiées. La méthode d’analyse d’image a été utilisée pour vérifier les résultats de la méthodologie proposée. Les résultats indiquent que cette méthode est appropriée pour déterminer la taille et la distribution des surfaces du joint en contact et endommagées à différentes étapes du cisaillement. Un ensemble de 38 répliques ont été préparées en coulant du mortier sans retrait sur une surface de fracture obtenue à partir d’un bloc de granite. Différentes conditions de chargement, incluant des chargements statiques et cycliques ont été appliquées afin d’étudier la dégradation des aspérités à différentes étapes du procédé de cisaillement. Les propriétés géométriques des “tiny windows” en contact en phase pré-pic, pic, post-pic et résiduelle ont été analysées en fonction de leurs angles et de leurs auteurs. Il a été remarqué que les facettes des aspérités faisant face à la direction de cisaillement jouent un rôle majeur dans le cisaillement. Aussi, il a été observé que les aspérités présentent différentes contributions dans le cisaillement. Les aspérités les plus aigües (“tiny windows” les plus inclinées) sont abîmées et les aspérités les plus plates glissent les unes sur les autres. Les aspérités d’angles intermédiaires sont définies comme “angle seuil endommagé” et “angle seuil en contact”. En augmentant la charge normale, les angles seuils diminuent d’une part et, d’autre part, le nombre de zones endommagées et en contact augmentent. Pour un petit nombre de cycles (avec faible amplitude et fréquence), indépendamment de l’amplitude, une contraction apparaît ; par conséquent, la surface en contact et les paramètres de résistance au cisaillement augmentent légèrement. Pour un grand nombre de cycles, la dégradation est observée à l’échelle des aspérités de second ordre, d’où une baisse des paramètres de résistance au cisaillement. Il a été aussi observée que les “tiny windows” avec différentes inclinaisons contribuent au processus de cisaillement, en plus des “tiny windows” les plus inclinées (aspérités plus aigües). Les résultats de la méthode proposée montrent que la différenciation entre les zones en contact et celles endommagées s’avère utile pour une meilleure compréhension du mécanisme de cisaillement des joints rocheux.
Abstract: The objective of the current research is to interpret the asperity degradation of rock joints under different loading conditions. For this aim, the changes of asperities during different stages of shearing in the three-dimensional joint surface are tracked. According to a concept named ‘tiny window’, a new methodology for the characterization of the joint surfaces was developed. The methodology is based on the three-dimensional coordinates of the joints surface that are captured before and after each test. After the reconstruction of geometric models of joint surface, in-contact areas were identified according to the height comparison of the face to face tiny windows. Therefore, the distribution and size of just in-contact areas, in-contact damaged areas and not in-contact areas are identified. Image analysis method was used to verify the results of the proposed method. The results indicated that the proposed method is suitable for determining the size and distribution of the contact and damaged areas at any shearing stage. A total of 38 replicas were prepared by pouring non-shrinking cement mortar on a fresh joint surface of a split granite block. Various loading conditions include monotonic and cyclic loading were applied to study the asperities degradation at different stages of shearing. The geometric properties of the in-contact tiny windows in the pre-peak, peak, post-peak softening and residual shearing stages were investigated based on their angle and height. It was found that those asperities facing the shear direction have the primary role in shearing. It is remarkable that different part of these asperities has their own special cooperation in shearing. The steepest parts (steeper tiny windows) are wore and the flatter parts (flatter tiny windows) are slid. The borderlines between these tiny windows defined as “damaged threshold angle” and “in-contact threshold angle”. By increasing normal load, both the amounts of threshold angles are decreased and contact and damaged areas increased. During low numbers of cycles (with low amplitude and frequency), independent of the type of cycle, contraction occurs and consequently the contact area and the shear strength parameters slightly increased. During larger number of cycles, degradation occurred on the second order asperities, therefore the shear strength parameters slowly decreased. It was also observed that tiny windows with different heights participate in the shearing process, not just the highest ones. The results of the proposed method indicated that considering differences between just in-contact areas and damaged areas provide useful insights into understanding the shear mechanism of rock joints.

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Cheret-Bitterlin, Estelle. "Etude des mécanismes de la pégosité (tack) de systèmes élastomère / verre." Mulhouse, 1996. http://www.theses.fr/1996MULH0460.

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Abstract:

L'aptitude à coller instantanément, dès leur mise en contact avec des substrats variés, est l'une des qualités premières que doivent présenter les adhésifs dans de nombreux domaines d'application (adhésifs thermofusibles ou sensibles à la pression par exemple). Cependant, cette qualité, communément appelée pégosité (tack en anglais) est difficile à définir d'un point de vue physico-chimique. En effet, elle dépend aussi bien des propriétés de volume que des propriétés de surface des matériaux considérés. La présente étude consiste en une analyse fondamentale des phénomènes influençant l'adhésion à différentes échelles de temps de contact, de la milliseconde à quelques dizaines de minutes. Ainsi, la pégosité d'élastomères modèles acrylonitrile-butadiène (NBR), de polarité différente (33 et 41 % d'acrylonitrile) et de masse moléculaire entre noeuds de réticulation variant de 14000 à 45000 g/mol, a été étudiée. Le test de mesure utilisé repose sur le principe du test à la sonde, améliorée par la mesure d'aire de contact. La géométrie du test est celle du test de Johnson, Kendall et Roberts (J. K. R. ), à savoir contact entre un hémisphère d'élastomère et une plaque de verre. Une décroissance linéaire de l'énergie d'adhésion avec la vitesse de retrait, suivant une échelle logarithmique, pour un temps de contact et des conditions expérimentales donnés, a été observée. Ce comportement, contraire à celui prédit par l'approche de Gent et Schultz a été attribué à la différence de géométrie et à une forte variation de volume de la zone déformée à faibles vitesses de séparation. Le résultat majeur est l'augmentation de l'énergie d'adhésion G avec le temps de contact, suivant une fonction puissance. Cet accroissement a été attribué à l'évolution de l'énergie de surface au cours du temps. De même, l'interdiffusion de courts segments de chaînes, aux temps très courts (quelques millisecondes) ainsi que pour des réseaux réticulés a été mise en évidence. En résumé, cette étude a permis d'identifier les différentes contributions à l'énergie d'adhésion, suivant la plage de temps considérée et a clairement mis en évidence le rôle joué par les phénomènes de réorganisation moléculaire aux interfaces.

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Kounoudji, Komla Apelete. ""Intimité tribologique" des contacts d'un assemblage boulonné. Contrôle du serrage, du dévissage, ...des assemblages d'aéro-structures et conséquences sur leur conception." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI055/document.

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Abstract:

Depuis l'utilisation des boulons au XVème siècle pour assembler deux pièces, les assemblages boulonnés posent des questions quant à la compréhension de leur fonctionnement et de leurs défaillances, telles que la variation de la tension de serrage entrainant, le desserrage, le dévissage, la perte d'étanchéité, l'initialisation de fissures, ... Pour comprendre leur fonctionnement, une méthodologie d'analyse tribologique a été mise en place, permettant de démonter un assemblage boulonné sans le desserrer, afin de ne pas modifier les conditions de contact lors du desserrage. Ainsi, toutes les interfaces d'assemblages (‘‘filets’’ écrou/vis et ‘‘autres que filets’’) formant des triplets tribologiques, ont été étudiées durant les trois phases de leur cycle de vie (fabrication, serrage, service) par le biais de cas-tests de matériaux différents. Un dialogue interactif entre les expérimentations (corrélations d'images, expertises) et la simulation numérique (Eléments Finis, Eléments Discrets) a permis de dégager des interprétations, notamment concernant les trois phases. Lors de la fabrication, le roulage des vis engendre des transformations tribologiques superficielles au niveau des sous-surfaces des filets formés. Le cœur des vis (noyau) restant non-déformé, ce procédé crée ainsi une différence de microstructure au sein de ces vis, ce qui est une source d'altération de leurs propriétés en fatigue. Lors du serrage, il se forme à l'interface ‘‘filets’’ une mixture de troisièmes corps ‘‘sec-solide’’, accommodant la vitesse entre la vis et l'écrou. Cette mixture résulte d'une réactivité entre une graisse utilisée pour le serrage et des particules, détachées d'un revêtement appliqué sur les filets d'écrous et/ou de vis. En fin de serrage, une partie de la mixture reste piégée entre les filets, jouant le rôle de maintien de la tension de serrage. Dans ces conditions, il apparaît que le frottement varie en fonction de la rhéologie de la mixture, conditionnant la variation de la tension de serrage. En service, des instabilités de contact (glissement, décollement, ...) ont été identifiées au niveau des interfaces. Ces instabilités engendrent dans les interfaces ‘‘autres que filets’’ la formation d'un troisième corps oxydé. Ce dernier constitue un surplus de matière qui peut entrainer l'augmentation des contraintes mécaniques dans les assemblages. A l'interface ‘‘filets’’ écrou/vis, il a été constaté que si la mixture de troisièmes corps piégée en serrage n'est pas cohésive, elle est extrudée des contacts, initialisant la perte de la tension de serrage. A partir de ces interprétations, des interactions entre plusieurs circuits tribologiques conduisent à converger vers un scénario de fonctionnement des assemblages boulonnés, permettant de solutionner leurs défaillances par la re-conception (mise en place de gorge de décharge, ...)
Since the use of bolts in the fifteenth century to assemble two parts, the bolted assemblies have the interrogations according to the understanding of their operating and failures occurring, such as the variation of the clamping force leading to, self-loosening, loss of sealing performance, cracks initialization, ... In order to understand their operating, a methodology focused on tribological approach was established, enabling to disassemble a bolted assembly without loosen its, allowing to not change the contact conditions during loosening. So, all the bolted assemblies interfaces (nut/screw ‘‘threads’’ and ‘‘others than threads’’) constituting tribological triplets, have been studied according to the three stages of their full life-cycle (manufacturing, tightening and service) using configurations of different materials. An interactive dialogue between the experiments (fields measuring by digital images correlation, tribological analysis) and the numerical simulation (Finite Element Method, Discrete Element Method) has led to interpretations about the three stages. During the manufacturing, the rolling of screws generates tribological superficial transformations in subsurfaces of machined threads. Contrariwise, inside the volume of these machined screws, there is no tribological transformation. So, this manufacturing process creates a difference of microstructure in these screws, that could be a source of their fatigue properties destruction. During the tightening, it produces at ‘‘threads’’ interface a ‘‘dry-solid’’ mixture of third bodies, accommodating the speed jump between the screw and the nut. This mixture is the result of a reactivity between a grease used for bolted tightening and the particles, detached by plastic flow from a coating initially applied on the threads of nuts and/or bolts. At the end of the process, a part of the mixture remains trapped in the threads, playing the role of maintaining the clamping force. In these conditions, it appears that the friction varies depending of the rheology of the mixture, conditioning the variation of the clamping force. In service, contact instabilities (slip, peeling off, ...) have been identified in the interfaces. These instabilities lead to the formation of an oxidized third body in ‘‘others than threads’’ interfaces. This oxidized third body represents a surplus of material and can increase mechanical stresses in the assemblies. In the nut/screw ‘‘threads’’ interface, it was found that if the mixture of third bodies trapped during the tightening stage is not cohesive, it is extruded, initializing the loss of clamping force. Based on the findings, the interactions between multiple tribological circuits lead to converge to a scenario of bolted assemblies operating, allowing to solve their failures by re-designing (create discharge grooves, ...)

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Scheibert, Julien. "Mécanique du contact aux échelles mésoscopiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00172935.

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Abstract:

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.

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Matei, Andaluzia Cristina. "Modélisation mathématique en mécanique du contact." Perpignan, 2002. http://www.theses.fr/2002PERP0453.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est l'étude de quelques problèmes aux limites de contact, avec ou sans frottement, entre un corps déformable et une fondation. Nous nous plaçons dans le cadre de petites déformations et nous étudions des processus quasistatiques pour des matériaux élastiques, viscoélastiques et viscoplastiques. Les résultats que nous obtenons concernent l'existence et l'unicité des solutions faibles ainsi que le comportement des solutions viscoélastiques lorsque la viscosité converge vers zéro. La thèse est structurée en quatre parties. Dans la première nous présentons les divers modèles mécaniques de contact étudiés et nous rappelons quelques outils d'analyse fonctionnelle. La deuxième partie est destinée à l'étude des problèmes viscoélastiques de contact sans frottement, modélisés à l'aide des conditions de compliance normale et de Signorini. Dans la troisième partie nous nous intéressons à l'étude des problèmes antiplans avec frottement de Tresca pour des matériaux élastiques et viscoplastiques linéaires. Enfin, la quatrième partie est destinée à l'étude des problèmes viscoplastiques de contact avec réponse normale instantanée et frottement
The aim of this thesis is the study of some boundary value contact problem, with or without friction, between a body and a foundation. We consider the case of small deformations and we study quasistatic process for elastic, viscoelastic and viscoplastic materials. The results obtained concern the existence and uniqueness of weak solutions as well as the behaviour of the viscoelastic solutions as the viscosity converges to zero. The thesis is structured in four parts. In the first part we present the different mechanical models and we recall some tools of functional analysis. The second part is devoted to the study of viscoelastic frictionless contact problems with normal compliance and Signorini condition. In the third part, we are interested in the study of antiplane problems with Tresca's friction, for linearly elastic and viscoelastic materials. Finally, the fourth part is devoted to the study of viscoplastic contact problems with normal damped response and friction

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Mrad, Hatem. "Simulation probabiliste du problème de contact mécanique." Compiègne, 2008. http://www.theses.fr/2008COMP1744.

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Abstract:

Dans la modélisation des structures par la méthode des éléments finis classique, les propriétés physiques et matérielles ainsi que les conditions aux limites sont considérées généralement déterministes au sens statistique. De ce constat, il est permis de s’interroger sur la validité de la solution issue d’une telle modélisation. Les interrogations se multiplient lorsqu’on admet que les lois physiques qui régissent le comportement de la matière évoluent de manière aléatoire. Pour apporter des éléments de réponses à ces interrogations, nous avons étudié dans le cadre de ce projet par des méthodes probabilistes et stochastiques un certain nombre d’applications académiques et industrielles mettant en évidence l’effet des variations aléatoires des paramètres constituant ces lois sur la solution. Dans le cadre de ces méthodes, l’échantillonnage et la discrétisation constitue des étapes primordiales qui contribuent à la construction, respectivement, du spectre de la solution et du système matriciel. Ce dernier, une fois conditionné, permet de construire la réponse éléments finis après résolution. Si on associe la probabilité et l’aléa à certains paramètres qui constituent ce système, alors la discrétisation de type éléments finis seule devient insuffisante pour produire le nouveau système matriciel qui, a priori, admet un caractère aléatoire ou stochastique absent du système d’équations. La méthode de Monte Carlo offre l’avantage de pallier aux difficultés rencontrées lors du processus de discrétisation. Les travaux de cette thèse se basent principalement sur l’exploitation des avantages de cette méthode voire son efficacité et la simplicité de sa mise en œuvre. Deux exemples de contact de Hertz ainsi que des problèmes de contact multiphysiques académiques et industriels feront l’objet d’une analyse fiabiliste par cette méthode
In a classical finite element model, physical and material properties as well as the boundary conditions are generally considered as being deterministic and constant in a statistical sense. With this observation in mind, the validity of the solution obtained from such a model could be questionable. However, accepting that the laws of physics evolve randomly raises many questions. To address them, this research project will use the stochastic finite element method to study some academic and industrial applications to analyze the effect of random variation of the parameters of these laws on the solution. The discretization is a key step of this method which contributes to the construction of the matrix system. After applying conditioning technique, it’s possible to build the finite element response after resolution. When the probability is associated with some parameters which constitute this system, then only the finite element discretization is no longer sufficient to produce the new matrix system which has random or stochastic process not already included in the equations. The use of the stochastic finite element method provides the way to include adequate probabilistic technique to makes an efficient reliability and a probabilistic study of the mechanical contact problem

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Hannachi, Fasia. "Modélisation d'un contact électrique soumis à une contrainte mécanique." Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10444.

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Praquin, Jérôme. "Étude des revêtements et des paramètres de fonctionnement électrique, climatique et mécanique sur la conduction et la commutation de faibles courants des contacts électriques de type membrane." Thesis, Rennes 1, 2013. http://www.theses.fr/2013REN1S094.

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Abstract:

L'objet de la présente étude est d'étudier, de comprendre et de maîtriser les différentes propriétés électriques de contacts électriques constitués de membranes souples en carbone, qui commutent sur des pistes métalliques d'un circuit imprimé. Ces contacts sont de plus en plus utilisés dans l'automobile car ils possèdent des propriétés mécaniques intéressantes vis-à-vis du ressenti de l'utilisateur, tout en permettant une bonne durée de vie. Dans un premier temps, les paramètres électriques et mécaniques de ces contacts sont caractérisés, les phénomènes de commutation sur divers type de charges sont étudiés et l'influence de contaminants et de la corrosion sur la conduction électrique sont examinés. L'évolution des résistances d'isolement en présence d'humidité est quantifiée. Dans un second temps, une approche de fiabilité est réalisée : l'évolution des paramètres électriques et mécaniques de ces contacts est étudiée lorsqu'ils sont soumis à des stress environnementaux, en particulier la chaleur humide. Les principaux modes d'endommagement sont étudiés. Nous montrons en particulier que les défaillances mécaniques proviennent essentiellement du polymère, et les défaillances électriques proviennent plutôt du circuit imprimé. L'influence d'un revêtement doré côté circuit imprimé, pour différentes épaisseurs, est également étudiée. Notre travail se poursuit par une étude un peu plus fondamentale sur les phénomènes de commutation en présence de matériaux en carbone. Au cours de ce travail novateur, les signatures optiques sont examinées lors de la coupure du courant. Un phénomène baptisé « glowing » est mis en évidence ; les limites en courant et en tension entre « glowing » et arcage électrique sont données, et les phénomènes comparés par rapport aux phénomènes de commutation dans les contacts de type métal – métal. L'étude se termine par un bilan synthétique concernant l'utilisation de contacts comprenant une pastille en carbone, avec leurs avantages et leurs limitations
The purpose of this study is to explore, understand and master the different electrical properties of electrical contacts made of flexible carbon membranes, which switch on metal tracks on a printed circuit board. These contacts are increasingly used in the automobile because they have interesting mechanical properties for the user, while providing a good reliability. At first, the electrical and mechanical parameters of these contacts are characterized, the switching phenomena on various types of loads are studied and the influence of contaminants and corrosion on the electrical conduction is examined. The evolution of insulation resistance in the presence of moisture is quantified. In a second step, an approach to reliability is achieved: the evolution of electrical and mechanical parameters of these contacts is studied when subjected to environmental stresses, especially moist and heat. The main types of damage are considered. We show in particular that mechanical failures come mainly from polymer and electrical failures from the PCB. The influence of a gold-plated printed for different thicknesses system side, is also studied. Our work continues with a slightly more fundamental study on switching phenomena in the presence of carbon materials. In this pioneering work, the optical signatures are discussed at the current break. A phenomenon called "glowing" is highlighted; limits current and voltage between "glowing" and electrical arcing are given, and compared with respect to the phenomena switching phenomena in metal contacts - type metal. The study concludes with a summary review on the use of contacts comprising a carbon pill, with their advantages and limitations

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Quarré, De Boiry Aymar. "Mécanismes d'endommagement d'empilements de faible adhésion sous contact glissant." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066185/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, les mécanismes de rayures en contact glissant sur des empilements de couches minces de faible adhésion ont été étudiés grâce à un tribomètre bille/plan à vision in-situ. Dans le cadre de ce travail, des expériences ont été menées sur un empilement modèle : verre/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 et l'impact de plusieurs paramètres a été étudié : force, taille de la bille, épaisseur de la surcouche, adhésion et coefficient de frottement.Nous avons montré que la rayure se déroule en trois phases successives : initiation, développement et régime stationnaire. L'initiation débute par une fissuration transverse de l’empilement suivi par un délaminage due à la bifurcation de la fissure à l’interface au-dessus de l’argent. Seule la taille caractéristique de ces phénomènes dépend de paramètres comme l'épaisseur des couches ou l'adhésion. Après l'initiation, un phénomène de plissage en milieu confiné se produit et permet de débuter la construction d'un tas de débris à l’avant du frotteur par accumulation. Finalement, en régime stationnaire, on constate que la rayure est uniquement pilotée par l’interaction entre le tas de débris et la couche. On a montré que la complexité de cette interaction rend toute mesure d’adhésion à partir des caractéristiques post-mortem de la rayure quasi-impossible.Finalement, il a été montré qu'il est possible d'améliorer la résistance à la rayure d’un empilement en texturant à l'échelle nanométrique sa couche d'argent. L’origine de cette amélioration vient d’une augmentation de l'adhésion par un effet de piégeage qui a été étudié à l'aide d'expériences de clivage
In this PhD thesis, the scratch mechanisms during sliding contact on thin layers with low adhesion have been investigated with a ball on plane tribometer that allows in-situ microscopic observations. In this work, experiments were carried out on glass/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 model stacks and the impact of several parameters was studied: force, size of the ball, thickness of the overcoat, adhesion and friction coefficient.We have shown that the scratch process has three successive phases: initiation, development and steady state. Initiation begins with transverse cracks in the stack followed by delamination due to crack bifurcation at the interface above the silver layer. Only the characteristic size of these phenomena depends on parameters such as the thickness of the layer or its adhesion. After initiation, a phenomenon of pleating occurs even if confined under the contact and leads to the building of a pile of debris at the front of the contact zone by accumulation. Finally, in steady state, the scratch is only driven by the interaction between the pile of debris and the layers. It has been shown that the complexity of this interaction makes quasi-impossible any measure of adhesion based on the post mortem characteristics of the scratch.Finally, it has been shown that it is possible to improve the scratch resistance of a stack by patterning its silver layer at nanoscale. The origin of this improvement derives from an increase of adhesion due to pinning effect which has been demonstrated by using cleavage experiments

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Quarré, De Boiry Aymar. "Mécanismes d'endommagement d'empilements de faible adhésion sous contact glissant." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066185.

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Abstract:

Dans cette thèse, les mécanismes de rayures en contact glissant sur des empilements de couches minces de faible adhésion ont été étudiés grâce à un tribomètre bille/plan à vision in-situ. Dans le cadre de ce travail, des expériences ont été menées sur un empilement modèle : verre/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 et l'impact de plusieurs paramètres a été étudié : force, taille de la bille, épaisseur de la surcouche, adhésion et coefficient de frottement.Nous avons montré que la rayure se déroule en trois phases successives : initiation, développement et régime stationnaire. L'initiation débute par une fissuration transverse de l’empilement suivi par un délaminage due à la bifurcation de la fissure à l’interface au-dessus de l’argent. Seule la taille caractéristique de ces phénomènes dépend de paramètres comme l'épaisseur des couches ou l'adhésion. Après l'initiation, un phénomène de plissage en milieu confiné se produit et permet de débuter la construction d'un tas de débris à l’avant du frotteur par accumulation. Finalement, en régime stationnaire, on constate que la rayure est uniquement pilotée par l’interaction entre le tas de débris et la couche. On a montré que la complexité de cette interaction rend toute mesure d’adhésion à partir des caractéristiques post-mortem de la rayure quasi-impossible.Finalement, il a été montré qu'il est possible d'améliorer la résistance à la rayure d’un empilement en texturant à l'échelle nanométrique sa couche d'argent. L’origine de cette amélioration vient d’une augmentation de l'adhésion par un effet de piégeage qui a été étudié à l'aide d'expériences de clivage
In this PhD thesis, the scratch mechanisms during sliding contact on thin layers with low adhesion have been investigated with a ball on plane tribometer that allows in-situ microscopic observations. In this work, experiments were carried out on glass/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 model stacks and the impact of several parameters was studied: force, size of the ball, thickness of the overcoat, adhesion and friction coefficient.We have shown that the scratch process has three successive phases: initiation, development and steady state. Initiation begins with transverse cracks in the stack followed by delamination due to crack bifurcation at the interface above the silver layer. Only the characteristic size of these phenomena depends on parameters such as the thickness of the layer or its adhesion. After initiation, a phenomenon of pleating occurs even if confined under the contact and leads to the building of a pile of debris at the front of the contact zone by accumulation. Finally, in steady state, the scratch is only driven by the interaction between the pile of debris and the layers. It has been shown that the complexity of this interaction makes quasi-impossible any measure of adhesion based on the post mortem characteristics of the scratch.Finally, it has been shown that it is possible to improve the scratch resistance of a stack by patterning its silver layer at nanoscale. The origin of this improvement derives from an increase of adhesion due to pinning effect which has been demonstrated by using cleavage experiments

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Akhadkar, Narendra. "Modélisation numérique des mécanismes. Influence des jeux, de la déformation et des impacts multiples." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI006.

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Abstract:

La simulation de la dynamique des systèmes multicorps avec contact frottant joue un rôle important dans un grand nombre d'applications industrielles.Elle est même devenue une partie importante du développement de nouveaux produits, de la vérification et même de l'optimisation de leur conception pour améliorer les anciens produits.Les travaux présentés dans cette thèse font partie d'une collaboration entre l'équipe BiPoP, équipe de recherche de l'INRIA Grenoble, et Schneider Electric.Le but principal de ces travaux est de comprendre l'influence du jeu dans les articulations, ainsi que l'influence du dimensionnement industriel et les tolérances géométriques sur lecomportement global des liaisons mécaniques. Plus spécifiquement nous avons étudié le mini-disjoncteur C-60 (domaine dans lequel la sécurité humaine doit être garantie), pour répondre à cette demande de robustesse, tout en respectant les tolérances sur les pièces constituant le disjoncteur C-60.Le jeu radial dans les articulations pivot est une source de variabilité dans les conditions initiales du système, mais également dans la dégradation de ses performances.La dégradation du système se présente toujours sous forme de vibrations, de bruit, de forces de réactions très grandes dans les articulations, de mauvaise précision et exactitude de la sortie.Le but est d'étudier l'influence des conditions initiales et le déplacement hors-plan, ainsi que l'effet de polarisation en trois dimensions.Un objectif supplémentaire est de développer un banc d'essai virtuel efficace pour reproduire les mesures obtenues sur un vrai banc d'essai en laboratoire, en utilisant la plateforme logicielle SICONOS qui utilise la méthode NSCD (Non Smooth Contact Dynamic) introduite par J.J. Moreau et M. Jean.Le schéma NSCD a prouvé son efficacité numérique: il est capable de traiter des problèmes de complémentarité, le contact ainsi que les impacts et les lois de frottement multivaluées.Le but est de comprendre quelle est la meilleure description géométrique pour simuler de très petits jeux.L'étude complète est divisée en deux parties. La progression part du cas planaire pour arriver au cas spatial, et la complexité suit le même chemin.Dans le cas planaire, on analyse un mécanisme à quatre barres avec du jeu quand une des articulations est commandée en boucle ouverte, ou par retour d'état linéaire ou non-linéaire(PD, linéarisation par retour d'état, ou commande passive).L'accent est mis sur la quantification de la dégradation des performances quand du jeu est ajouté dans les articulations. On montre alors que les commandes par retour d'état se comportent de façon robuste.Dans le cas spatial, le mécanisme C-60 est analysé précisément pour explorer les possibilités de relaxer les tolérances industrielles sur les pièces sans compromettre ni les performances ni la sécurité. L'influence de l'entrée, du modèle et des incertitudes numériques sur le modèle C-60 est étudiée.L'influence induite par le jeu et le coefficient de frottement dans les articulations sur la performance du produit est étudiée.Pour valider le modèle de simulation, des expériences sont effectuées sur des prototypes d'essai et les résultats sont comparés avec les simulations numériques.Nous avons trouvé une bonne correlation entre les résultats numériques et expérimentaux.L'analyse statistique~(analyse du pire cas, et par des simulations basées sur la méthode de Monte-Carlo) a été réalisée pour trouver la dispersion des conditions fonctionnelles.En plus des variations dimensionnelles, la tolérence aux variations géométriques comme la forme, l'orientation et la position, est analysée.Ce travail de recherche devrait aider les concepteurs à simuler le comportement du système mécanique avec une articulation de révolution imparfaite,depuis l'étape de conception préliminaire jusqu'à la fin de la conception pour avoir une amélioration significative de la planification et du budget
Dynamic simulation of multibody systems with unilateral contact and friction plays an important role in a wide range of industrial applications. It has become an integral part of new product development, verification/optimization of the design and to enhance the old products.This work is a part of collaboration between the BiPoP research team of INRIA Grenoble and the Schneider Electric company.The main goal of this thesis is to understand the influence of clearances in the revolute joints on the overall behaviour of the linkage mechanisms and specifically on the C-60 miniature circuit breaker where human safety must be guaranteed.In other words, the objective is to address the robustness of the C-60 breaker with respect to the production tolerances, which areexpressed in the form of dimensional and geometrical variations on the parts. These variations are the source of clearance in the joints of the mechanism.The radial clearance in the revolute joints is a source of variability in the initial conditions of the system and also the degradation of the system's performance. The degradation of the system isalways in the form of vibration, noise, very high reaction forces at the joints.The aim is to study the influence of initial conditions and the out-of-plane motion, so the polarization effect in three dimensional case.Another objective is to develop the time efficient virtual test bench to reproduce the measurements of real test bench in the laboratory using the open-source simulation software SICONOS which is based on the NonSmooth Contact Dynamic method (NSCD) introduced by J.J. Moreau and M. Jean.The NSCD scheme is proven to be a quite efficient numerical method, capable of handling complementarity conditions, as well as impacts and set-valued friction laws.The goal is to understand what is the most appropriate geometricdescription which allows to simulate very small clearances.The complete study is divided in two main sections.The progress through these partsgoes from the planar to the spatial case, the complexity follows the same advance.In the planar case, a four-bar mechanism with joint clearance, when one joint is actuated by collocated open-loop or state feedback controllers (PD, statefeedback linearization, passivity-based) is analysed. The focus is put on how much the performancedeteriorates when clearances are added in the joints. It is shown that collocated feedback controllersbehave in a robust way.In the spatial case, the C-60 mechanism is analysed precisely to explore the possibilities to relax the manufacturing tolerances on the parts withoutany compromise on either performance or the human safelyThe influence of the input, model and numerical uncertainties on the C-60 model is studied. The joint-wise influences of the clearance and coefficient of friction on theproduct performance are studied.To validate the simulation model, experiments are carried-out on the prototype samples and the results are compared with the simulations.We found quite good correlation between the virtual and experimental results.A statistical analysis~(worst-case and Monte Carlo simulation) has been carried out to find out the dispersion of the functional conditions.In addition to dimensional variations, the geometrical variations such as form, orientation and position tolerances are also analyzed.This research work shall help the designers to simulate the real time behaviour of the mechanical systems with the imperfect revolutejoint from the pre-design stage till the end of the design, to have good improvement on schedule and budget

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Brunetti, Jacopo. "Mechanical energy balance of frictional contacts : From surface to solid energy dissipation in contact dynamic instabilities." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0118/document.

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Abstract:

Chaque fois que se produit un mouvement relatif entre deux systèmes, avec une interface à contact sec, le contact frottant induit des vibrations. La dynamique locale au contact (ruptures et la génération d'ondes) se couple avec la dynamique du système, donnant origine à des vibrations et affectant le comportement frictionnel macroscopique du système. Dans cette thèse, afin de développer une approche globale pour l'investigation des phénomènes multi-physiques, l'énergie a été utilisée comme une caractéristique physique universelle du couplage. La formulation de un bilan énergétique mécanique est utilisé pour identifier deux termes dissipatifs différents, i.e. la dissipation par amortissement matériel/système et la dissipation au contact. Les flux d'énergie, provenant des surfaces en contact et dus aux vibrations induites par frottement, excitent la réponse dynamique du système et, vice versa, l'influence de la réponse dynamique du système sur la dissipation d'énergie locale à l'interface de contact affecte les phénomènes tribologiques connexes. Dans cette thèse, les vibrations induites par le frottement ont été analysées en utilisant: l'approche par éléments finis pour étudier, par l'analyse des flux d'énergie, le couplage entre le contact et la dynamique du système; l'approche expérimentale pour valider les résultats numériques et observer l'influence des phénomènes pas encore inclus dans les modèles numériques; une approche avec une modèle à paramètres concentrés pour évaluer rapidement les effets des paramètres du système. L'analyse numérique par le modèle éléments finis 2D permet une répartition de l’énergie introduite dans le système mécanique entre les deux termes dissipatifs (amortissement matériau et contact), au cours de la réponse transitoire aussi bien en conditions stables qu’instables. En particulier, les vibrations induites par frottement modifient la capacité globale du système à absorber et dissiper l’énergie; une estimation de la puissance dissipée au contact, sans prendre en compte le comportement dynamique du système (flux d’énergie par les vibrations induites par frottement) peut conduire à des erreurs significatives dans la quantification de l’énergie dissipée au contact, ce qui affecte directement plusieurs phénomènes tribologiques. Les mesures expérimentales de crissement montrent comment les mêmes modes instables sont reproduits soit expérimentalement soit numériquement, validant l’utilisation de la simulation 2D transitoires pour l’analyse des vibrations instables induites par le frottement. L’équilibre énergétique a été utilisé sur le modèle à paramétrés concentrés, pour approcher le problème de la surestimation d’instabilité, qui est caractéristique d’une analyse des valeurs propres complexes. Un nouvel indice d’instabilité (MAI) a été défini, par des considérations énergétiques, pour comparer les différents modes instables et pour sélectionner le mode qui devient effectivement instable pendant le crissement
Whenever relative motion between two system components occurs, through a dry contact interface, vibrations are induced by the frictional contact. The local dynamics at the contact (ruptures and wave generation) couples with the system dynamics, giving origin to vibrations and affecting the macroscopic frictional behavior of the system. In this thesis, in order to develop an overall approach to the investigation of the multi-physic phenomenon, the energy has been pointed out as a coupling physical characteristic among the several phenomena at the different scales. The formulation of a mechanical energy balance is used for distinguishing between two different dissipative terms, i.e. the dissipation by material/system damping and the dissipation at the contact. The energy flows coming from the frictional surfaces, by friction induced vibrations, excites the dynamic response of the system, and vice versa the influence of the system dynamic response on the local energy dissipation at the contact interface affects the related tribological phenomena. The friction-induced vibrations have been analyzed using three different approaches: the finite element approach, to investigate the coupling between the contact and system dynamics by the analysis of the energy flows; the experimental approach to validate the numerical results and observe the influence of phenomena not still included into the numerical model; a lumped parameter model approach to quickly investigate the effects of the system parameters. The numerical analysis by the 2D finite element model allowed investigating the repartition of the energy introduced into the mechanical system between the two dissipative terms (material damping and contact) during both stable and unstable friction-induced vibrations. In particular, it has been shown how the friction-induced vibrations modify the overall capacity of the system to absorb and dissipate energy; an estimation of the power dissipated at the contact, without considering the dynamic behavior of the system (energy flows by friction induced vibrations) can lead to significant error in the quantification of the dissipated energy at the contact, which affects directly several tribological phenomena. The experimental squeal measurements show how the same unstable modes are recovered both experimentally and numerically, validating the use of the 2D transient simulations for the reproduction of the unstable friction-induced vibrations. Once the energy balance formulated, it has been used on the lumped model to approach the instability over-prediction issue characteristic of the complex eigenvalue analysis. By energy considerations, a newer instability index (MAI) has been defined to compare the different unstable modes and to select the mode that becomes effectively unstable during the transient response. The Modal Absorption Index allows quantifying the capability of each mode to exchange energy with the external environment

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Taub, Raphaelle. "Assemblages d'objets élancés : mécanique et effets de contact." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP021.

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Abstract:

On dit d'un objet qu'il est élancé si au moins l'une de ses dimensions est petite devant les autres. Cette caractéristique permet de lui imposer des déformations importantes en restant dans le domaine élastique. Si on assemble plusieurs de ces objets, prédire la réponse mécanique de l'ensemble nécessite de prendre en compte des effets de contact dont notamment le frottement et l'adhésion. Dans cette thèse, nous étudions deux assemblages de ces objets. Le premier est un assemblage de plaques et le deuxième de poutres. Nous examinons dans la première partie deux livrets dont les pages sont intercalées deux à deux, un type d'assemblage devenu populaire pour les résultats impressionnants qu'il produit quand il est réalisé avec des annuaires. Nous avons caractérisé l'origine de la force qui maintient les deux livrets entremêlés. Dans La deuxième partie nous étudions la compression d'un faisceau de fibres reliées par leur extrémité. Nous discutons aussi lien entre ces expériences et la physique de la peinture
An object is said to be slender if at least one of its dimensions is small compared to the others. This characteristic makes it possible to impose important deformations on it while remaining in the elastic domain. If we assemble several of these objects, predicting the mechanical response of the assembly requires taking into account contact effects including friction and adhesion. In this thesis, we study two kind of assemblies. The first one is ensemble of plates and the second one of beams. We study in the first part two booklets whose pages are inserted two by two, a type of assembly that has become popular for the impressive results it produces when made with phonebooks. We have characterized the origin of the force that keeps the two booklets interleaved. In the second part we study the compression of a bundle of fibers connected by their ends. We also discuss the link between these experiments and the physics of painting

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Duan, FangFang. "Numerical tribology of the wheel-rail contact : Application to corrugation defect." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0019/document.

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Abstract:

Depuis plus d'un siècle, l’usure ondulatoire représente un des problèmes de maintenance les plus important pour les réseaux ferroviaires. Celle-ci est à l’origine d’émissions sonores incommodantes pour le voisinage et de vibrations structurelles pouvant réduire la durée de vie des infrastructures et matériels ferroviaires. Ce phénomène périodique présent à la surface des rails est intimement lié à la dynamique du contact roue-rail qui résulte des paramètres régissant le frottement, la dynamique du train et de la voie… Afin de mieux appréhender les conditions menant à l’apparition de l’usure ondulation, un modèle numérique a été proposé pour compenser l’impossibilité d’instrumenter localement et de façon fiable un contact roue-rail dynamiquement. Tout d'abord, un outil approprié a été choisi pour modéliser la dynamique du contact roue-rail afin de reproduire numérique de l’usure ondulatoire des voies rectilignes. Le code d'éléments finis dynamique implicite Abaqus a été choisi pour instrumenter numériquement localement le contact roue-rail. Ainsi, tant l'origine que l'évolution de l’usure ondulatoire dans des phases transitoires (accélération / décélération) sont étudiées. Une étude de sensibilité a été menée pour mettre en évidence la sensibilité de l’usure ondulatoire apparaissant dans des conditions transitoires au passage d’une ou plusieurs roues ainsi que d’un défaut géométrique présent à la surface du rail. Des conditions dynamiques locales d’adhérence-glissement (stick-slip), liées à la dynamique de la roue et du rail couplés par le contact, est identifié comme origine de l’usure ondulatoire des voies rectilignes dans des conditions transitoires. Deuxièmement, les résultats obtenues avec le modèles précédent ont mis en évidence une décroissance de l’amplitude de l’usure ondulatoire reproduire numérique en fonction du nombre de roue passant sur le rail. Ce résultat semble être en contradiction avec les observations de rails réels. Ce problème est lié à la difficulté de gérer la dynamique de contact, et tout particulièrement dans le cas où il y a des impacts locaux, dans les modèles éléments finis classiques tels que ceux implémentés dans Abaqus. Pour palier ce problème, une méthode de masser redistribuée a été implémentée dans Abaqus et utilisée sur le cas précédent. Les résultats montrent un accroissement plus réaliste de l’usure ondulatoire en fonction du nombre de roues
For more than a century, rail corrugation has been exposed as one of the most serious problems experienced in railway networks. It also comes with a series of problems for maintenance, such as rolling noises and structural vibrations that can reduce lifetime of both train and track. This periodical phenomenon on rail surface is closely linked to wheel-rail contact dynamic, which depends on friction, train dynamics… To better understand corrugation birth conditions, a numerical model is suggested to complement the experimental limitations and to instrument a wheel-rail contact both locally and dynamically. At first, an appropriate tool was chosen to create the dynamic wheel-rail contact model to reproduce straight-track corrugation, also called “short-pitch” corrugation. The implicit dynamic finite element code Abaqus was chosen to investigate the dynamic local contact conditions. Both the origin and the evolution of straight-track corrugation under transient conditions (acceleration / deceleration) are studied. The parametrical sensibility of corrugation is thus investigated both with single/multiple wheel passing(s) and with geometric defect. A stick-slip phenomenon, linked to both wheel and rail dynamics coupled through the contact, is identified as the root of straight-track corrugation under transient conditions. Secondly, results obtained with the previous model have highlighted a quick decrease of corrugation amplitude with the increase of wheel passings over the rail. This last result seems to be in contradiction with reality. This problem comes from the difficulty to reliably manage contact dynamics, and particularly with local impacts, with the use of classical finite element models such as the one implemented in Abaqus. To compensate for this lack, a mass redistribution method is implemented in Abaqus and used with the previous case. The results show a more realistic corrugation growth according to the number of wheel passings

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Fagiani, Ramona. "Tribological activation of tactile receptors by vibrations induced at the finger contact surface." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00715822.

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Abstract:

This thesis deals with the tribological and dynamic aspects of tactile perception given by the scanning of the finger on a surface. The attention is focused on a direct analysis of the vibration spectrum characteristics, induced by the surface features that is a relatively new research field. In fact, it is accepted that vibrations activate the tactile afferents and their essential role for the perception of fine textures (duplex theory of tactile texture perception) but it is still unknown the link with the surface texture characteristics and the features of the induced vibration spectra. The work is aimed to contribute to a better understanding of the mechanisms of the tactile sense, that is basilar for manifold different applications: textile quality quantification, ergonomics of everyday objects (which largely affects their commercial competitiveness), identification of surface imperfections, the design of tactile communication devices, the development of artificial tactile sensors for intelligent prostheses or robotic assistants, the development of human-machine interfaces for interaction with virtual realities or teleoperation systems, such as for telediagnosis or microsurgery, reproducing real perception (virtual reality), increasing the human perception (augmented reality), development of tests for evaluation of tactile sensitivity during diagnosis or monitoring process in rehabilitation. The study of a finger that moves on a surface involves different difficulties that are related to the material characteristics and to the measurements themselves. For these reasons, a new experimental set-up, named TriboTouch, has been developed to reproduce the finger/surface scanning phenomena under real values of the contact feature (scanning velocity and amplitude, surface roughness, etc..), avoiding undesired vibrations. The test bench has been designed to guarantee the measurements reproducibility and to perform measurements without introducing external noise. The set-up permits to carry out both measurements of the global dynamics and local ones (at the contact zone) employing a silicone fake finger. In the presented analysis, the behavior of the right hand index finger scanning on the surface sample with periodical and isotropic roughness and on textiles has been investigated for different scanning speed, highlighting the role of fingerprints A simple numerical model have been developed for reproducing the behavior of the induced vibrations when sliding two periodical surfaces and the numerical results have been compared with the experimental ones. The presented work has shown the possibility to obtain objective indexes for the tactile perception characterization, by means of the friction induced vibration spectrum analysis, in agreement with the neurophysiological studies present in literature.

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Abadie, Michel. "Simulation dynamique de mécanismes, prise en compte du contact frottant." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20139.

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Abstract:

L'objet de ce travail est de traiter des problemes de contact frottant en simulation dynamique de mecanismes. La methode classique consiste a modeliser le contact par des techniques de penalisation. Les efforts de contact sont alors consideres comme des efforts exterieurs a l'aide de loi de contact regularisees. Les problemes qu'engendrent cette methode sont : - oscillations des efforts de contact et des accelerations - systeme raide d'equations differentielles - on ne respecte pas la loi de coulomb mais une loi regularisee afin d'eviter ces problemes, nous proposons une approche qui est basee sur la notion de liaisons unilaterales. Ce travail presente de maniere detaillee la mise en uvre de cette methode, en essayant de mettre en evidence les forces et les faiblesses de cette approche.

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Dubois, Frédéric. "Contact, frottement, grandes déformations élastoplastiques : application à l'emboutissage." Aix-Marseille 2, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX22094.

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Abstract:

Ce travail est une contribution a l'etude de problemes bidimensionnels de contact avec frottement, entre un corps rigide et un solide deformable elastoplastique, en presence de grandes deformations et de grands deplacements. Plus precisement, on s'interesse a l'influence du frottement et a l'influence de la presence des joncs de retenue sur le role du serre-flan en emboutissage. Le comportement volumique du materiau est suppose elastoplastique isotrope, avec ecrouissage isotrope. Le modele retenu utilise la notion de configuration intermediaire obtenue par decharge elastique locale du materiau. Le comportement entre la configuration intermediaire et la configuration actuelle est caracterise par une reponse hyperelastique. La configuration intermediaire est actualisee par integration des lois d'evolution plastique, en utilisant une methode de prediction elastique-correction plastique (par retour radial). Un traitement particulier du caractere incompressible de la plasticite, base sur une formulation a trois champs, est propose. Le comportement surfacique est decrit par des conditions de contact unilateral avec frottement de coulomb. La formulation continue en grandes deformations est abordee. La resolution des equations d'equilibre non-lineaires avec contraintes (dues au contact et au frottement) necessite l'utilisation d'une methode de newton generalisee. Differentes methodes numeriques pour resoudre, a chaque iteration d'equilibre, le systeme lineaire avec contraintes sont presentees et comparees: methodes de programmation mathematique (lemke, gauss-seidel, rosen), techniques de regularisation (penalisation, lagrangien augmente). Un algorithme de pilotage en deplacement permettant de maintenir l'effort applique par le serre-flan est propose. Des resultats d'etudes numeriques et experimentales sur l'influence du frottement sur les petits rayons sont presentes et compares. Enfin un probleme d'emboutissage complet est traite

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Damiens, Bruno. "Modélisation de la lubrification sous-alimentée dans les contacts élastohydrodynamiques elliptiques." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0037/these.pdf.

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Abstract:

Dans les mécanismes lubrifiés, la durée de vie des surfaces en contact est fonction de l'épaisseur du film de lubrifiant qui sépare les solides. La sous-alimentation en lubrifiant affecte cette épaisseur de film et réduit la durée de vie des mécanismes. Une modélisation mathématique du problème à frontières libres est adoptée. Les techniques Multigrilles et Multi-Level Multi-Integral utilisées pour résoudre le système d'équations sont sommairement exposées. Le modèle fournit les champs de pression et d'épaisseur de film de lubrifiant dans le contact. Il permet de valider un modèle analytique développé afin de mettre en évidence et de quantifier le débit d'éjection de lubrifiant, dans la couche limite qui entoure le contact. La largeur de la couche limite régit le débit d'éjection et elle permet de déterminer la réponse du contact à la sous-alimentation. La largeur de la couche limite peut aussi être utilisée pour prédire la persistance d'une sous-alimentation locale dans un mécanisme
The life of lubricated mechanisms is a function of the lubricant film thickness separating the contacting solids. The degree of lubricant starvation affects this film thickness and the life of the mechanisms. A free boundary model has been adopted. The lubricant distribution in the inlet of the contact is used as a boundary condition. The "multigrid" and "Multi-Level Multi-Integral" techniques, used to solve the equations describing the problem, are briefly exposed. The pressure field and the deformed geometry of the surfaces are obtained on the computational domain. This solution allows the validation of an analytical model developed to study the ejection flow and to quantify this flow in the boundary layer surrounding the contact. The flow is governed by the width of the boundary layer. This width, determines the contact response to a lubricant starvation. The dimensionless width can also be used to predict the persistence of local lubricant starvation, in a particular mechanism

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Vincent, Sébastien. "Étude du collage par ahésion moléculaire entrant dans le cadre de la réalisation de substrats composites par la technologie Smart-Cut." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0189.

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Abstract:

Le collage par adhésion moléculaire consiste en la mise en contact de deux surfaces lisses et propres, afin de créer une adhésion entre elles. Cette technologie a de nombreux intérêts dans la réalisation de structures empilées pour la microélectronique. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance approfondie des phénomènes physiques associes à cette technologie, ce qui est le but de cette thèse. Dans cette étude les mécanismes mis en place sont bases sur la théorie des contacts lors de l'adhésion de surfaces rugueuses ainsi que sur le stockage et la diffusion de l'hydrogène a l'interface de collage. La caractérisation de cette interface de collage par réflexion des rayons x et spectroscopie infrarouge a permis de modéliser les mécanismes proposés
The molecular bonding consists in the adhesion between two flat and clean surfaces. This technology has many interests in the realization of stacked structures for the microelectronic industry. It is then necessary to have a good knowledge of the physical mechanism involved in this technology, which is the purpose of the PHD, the mechanisms given in this study are based on the contact theory and the storage and diffusion of hydrogen at the bonding interface. The bonding interface characterization by x-ray reflexion and infrared spectroscopy allowed the modelization of the proposed mechanisms

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Ndiaye, Serigne Ndiaga. "Ultimate behavior of confined fluids under very high pressure and shear stress." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI104/document.

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Abstract:

L’étude du frottement dans les contacts lubrifiés fortement chargés est un sujet complexe. En effet, le frottement dépend fortement du comportement rhéologique du lubrifiant dans le centre du contact et, celui-ci n'est pas bien connu à pression et taux de cisaillement élevé. Diverses méthodes expérimentales ont été développées pour expliquer le comportement plateau dans les courbes de frottement, associé à l’existence d’une contrainte limite de cisaillement, mais aucune d'elles n'a fourni une image complète des mécanismes réels impliqués. Dans la continuité de ces efforts, des études sont présentées dans ce mémoire. Le premier défi dans ce travail est d'effectuer des mesures de frottement dans des conditions isothermes nominales, ce qui signifie que même si des effets thermiques doivent se produire dans toute mesure de frottement, il est possible de les minimiser et de rendre les résultats insensibles à une faible dissipation d'énergie dans le volume expérimental d'intérêt. La minimisation de l’échauffement du lubrifiant aide à se focaliser sur l’origine mécanique de la contrainte limite de cisaillement et de mieux caractériser sa dépendance à la pression et à la température. C'est pourquoi, tout d'abord, une série d'expériences a été réalisée sur deux lubrifiants, un diester pur (benzyl benzoate) et une huile minérale de turbine (Shell T9) avec des vitesses d'entraînement variables. Cela nous permet d'abord d'observer directement l'influence des effets thermiques sur les valeurs de la contrainte limite de cisaillement et ensuite, de déterminer les conditions expérimentales qui limitent ces effets tout en assurant un régime en film complet. Le deuxième objectif est de caractériser le comportement en frottement des lubrifiants sous conditions isothermes nominales et sur une large gamme de pression (jusqu'à 3 GPa) et de température (jusqu’à 80°C) afin d'établir un nouveau modèle découplé permettant de décrire la dépendance à la température et à la pression de la contrainte limite sous fortes charges. Enfin, l'étude se focalise sur la compréhension du comportement microscopique des lubrifiants dans des conditions extrêmes de cisaillement et de pression. Des mesures in situ de spectroscopie Raman et Brillouin ont été également effectuées sous conditions statiques, afin d'étudier le changement de phase du lubrifiant
Friction in highly loaded lubricated contacts is a complex issue. Indeed, it highly depends on the lubricant rheological behaviour in the Hertzian region, which is not well known under such high pressure and high shear stress. Various experimental methods have been developed to explain the plateau-like behaviour in friction curves referred to as the limiting shear stress (LSS), but none of them provided a full picture of the real mechanisms involved. In a continuation of these efforts, some investigations are presented in this manuscript. The first challenge in this work is to carry out friction measurements under nominal isothermal conditions, meaning that even if thermal effects must occur in any friction measurement, it is possible to minimize them and to make the results almost insensitive to a weak energy dissipation within the experimental volume of interest. Minimizing shear heating of the lubricant help us to focus on the mechanical origin of the LSS and to better characterize its dependence to pressure and temperature. That’s why, first of all, a series of experiments was performed on two lubricants, a pure diester fluid (benzyl benzoate), and a commercial turbine mineral oil (Shell T9) with varying entrainment velocities. This allow us first to directly observe the influence of the lubricant shear heating on the LSS values and then to determine the experimental conditions which limit this thermal effect while ensuring a full film regime. The second objective is to characterize the frictional behavior of both lubricants under nominal isothermal conditions and over a wide range of pressure (up to 3 GPa) and temperature (up to 80°C) in order to establish a new uncoupled model to describe the temperature and pressure dependence of the limiting shear stress under highly loaded conditions. Finally, the study focuses on the understanding of the microscopic behavior of lubricants under extreme shear and pressure conditions. In situ Raman and Brillouin spectroscopy investigations were also conducted under static conditions, in order to study the lubricant phase changes under various pressure and temperature conditions

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Peyruseigt, François. "Optimisation mécanique d'un contact conforme : application aux rotules aéronautiques." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001910/01/peyruseigt1.pdf.

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Abstract:

Une des problématiques se posant au niveau des rotules est l'appéciation de l'usure des surfaces sphériques qui conduisent au grippage. Cette usure est liée à la distribution des pressions de contact sur les portées sphériques et au comportement tribologique de l'interface. Plusieurs outils de calcul de pressions de contact ont été confrontés. Pour valider leur représentativité, des essais de photoélasticimétrie 3D et de corrélation volumique par tomographie optique ont été réalisés pour comparer leurs résultats à ceux d'un modèle éléments finis. Le comportement tribologique des rotules a été analysé par la réalisation d'essais élémentaires et sur des rotules démonstrateurs pour sélectionner des couples de revêtements performants pour l'application. Une étude d'influence des paramètres de conception de la rotule et une optimisation de son profil sphérique ont été menées pour mettre en évidence des pistes d'amélioration de la répartition des pressions de contact notamment pour l'atténuation
The main problem that occurs on spherical plain bearings is their spherical surfaces wear prediction that can cause their seizure. This wear is linked with the contact pressures field on the spherical bearing surfaces and with the interface tribological behaviour. Several contact pressure optimization tools are copared. To check their representativeness, scattered light photoelasticity and digital volume correlation tests were performed to compare their results to finite element model ones. The tribological behaviour of a spherical plain bearing was studied by performing elementary tests and on scalled bearings to select most efficient couples of coatings for this application. An influence analysis of the bearing design parameters and an optimisation of its spherical profile were performed to highlight improvement ways for the contact pressures distribution particularly for the edge effects attenuation

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Oliveira, Seabra Jorge. "Influence de l'ondulation des surfaces sur le comportement des contacts hertziens secs ou lubrifies." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAL0018.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude des contacts hertziens, secs ou lubrifiés et s'applique aux contacts entre des dents d'engrenages et des éléments, billes, bagues : les roulements. En particulier, les influences de la charge appliquée au contact et de l'ondulation ou rugosité des surfaces sur le comportement du contact sont très importantes. La prise en compte des paramètres ci-dessus dans les contacts fortement chargés impose l'utilisation de nouvelles formulations du problème sec et lubrifié. Des modèles numériques sont développés pour déterminer les distributions de pression et les géométries déformées de ces contacts en fonction de la charge, de la géométrie globale du contact, des vitesses des surfaces et de l'ondulation des surfaces. En particulier, il a été possible de surmonter la limitation en charge, caractéristique des algorithmes classiques. Les résultats présentés montrent l'influence de tous ces paramètres, soit pour les contacts secs, soit pour les contacts élasto-hydrodynamiques linéaires et ponctuels. Des relations sont proposées pour calculer ces contacts.

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Zaghdoudi, Siham. "Analyse des phénomènes d'usure par choc et frottement." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066639.

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Abstract:

L'usure induite par le phénomène d'impact-glissement pénalise de nombreux composants industriels, notamment lorsqu'il existe des jeux. Elle limite fortement leur durée de vie et entraîne des surcoûts de production. Ce phénomène demeure encore assez difficile à analyser a cause des nombreux paramètres mis en jeu (mécanique matériau environnement. . . ). Dans ce contexte, des tentatives de prédiction des risques d'usure sont proposées. Mais elles demeurent encore insuffisantes. Dans ce travail, et après une synthèse de l'état de l'art, nous avons entrepris un ensemble d'expériences qui nous ont permis de dégager des lois simples concernant l'évolution de l'usure en fonction des paramètres de l'impact-glissement. En parallèle, une étude numérique du contact en présence de chocs et de frottement est proposée. Elle inclut les effets de plasticité et d'oblicité du choc. Elle nous a permis d'avoir une idée sur la distribution des contraintes et sur l'évolution des caractéristiques spatiales et temporelles du contact et par suite d'interpréter les résultats expérimentaux. Enfin, un modèle d'usure se basant sur les résultats expérimentaux et numériques est proposé. Ce modèle est basé sur les concepts de dégradation (comportant une phase initiale de matage et ensuite une phase de dégradation de type fatigue) et d'évacuation des débris d'usure

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Colin, François. "Simulation thermique du contact : application aux mécanismes 2-D 3-D." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0023.

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Abstract:

Les performances des calculs des températures dans les mécanismes complexes en mouvement reposent sur l'emploi simultané de méthodes analytiques pour les pièces en mouvement et de méthodes numériques d'éléments finis pour les géométries compliquées. Une méthode hybride originale qui regroupe ces deux méthodes a été développée en 2 et 3 dimensions après un exposé détaillé des avantages et inconvénients des méthodes prises séparément. Une présentation particulière des résultats analytiques assure la compatibilité avec la méthode numérique. Des gains de temps appréciables ont été obtenus par rapport à un traitement numérique seul. Le logiciel réalisé a été optimisé pour réduire les temps de calculs. Avec des techniques spéciales de résolution de systèmes linéaires. Le logiciel comporte aussi des outils originaux d'aide à la mise en données et à l'exploitation des résultats

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Lauzier, Nicolas. "Mécanismes de sécurité pour l'interaction physique humain-robot : réduction des forces de contact par l'utilisation de limiteurs de couple dans la conception de robots manipulateurs." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28505/28505.pdf.

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Abstract:

Cette thèse présente l'analyse, la synthèse, l'optimisation, le design et la validation expérimentale de mécanismes de sécurité dans le contexte de l'interaction physique humain-robot. Afin d'améliorer la sécurité, une condition essentielle à la coexistence d'humains et de robots, une approche basée sur la conception de manipulateurs intrinsèquement sécuritaires est préférée à des systèmes d'évitement et de détection de collision, pour des raisons de fiabilité. La force maximale de contact survenant lors d'une collision est utilisée comme critère de sécurité pour sa simplicité et sa validité dans le contexte de la robotique. Pour les robots sériels, il est proposé de placer un limiteur de couple en série avec chaque actionneur tandis que pour les robots suspendus, on opte pour la séparation de la base et de l'effecteur par un mécanisme parallèle dont certains pivots sont remplacés par des limiteurs de couple --- formant ainsi un \emph{limiteur de force cartésien}. L'utilisation de ces mécanismes permet de réduire l'inertie effective du manipulateur lorsqu'une collision survient sans nuire aux performances du robot en situation normale. Un modèle est d'abord créé afin de comparer par simulation les gains de sécurité obtenus par des limiteurs de couple et d'autres mécanismes de sécurité articulaires utilisés seuls ou en combinaison avec d'autres dispositifs. Des méthodes de commande optimale des seuils de limiteurs de couple ajustables placés en série avec chaque actionneur d'un robot sériel sont ensuite développées. Un indice de performance cinématique est proposé afin d'optimiser la pose et l'architecture d'un tel robot. L'approche et les méthodes développées sont validées expérimentalement à l'aide de prototypes de limiteurs de couple ajustables basés sur la friction placés en série avec les actionneurs d'un robot sériel à quatre degrés de liberté. Finalement, des architectures de limiteurs de force cartésiens sont proposées et optimisées et leur efficacité dans le contexte des robots suspendus est validée expérimentalement.
This thesis presents the analysis, synthesis, optimization, design and experimental validation of safety mechanisms in the context of physical human-robot interaction. In order to improve safety, which is essential to allow the coexistence of humans and robots, an approach based on the design of intrinsically safe manipulators is preferred to collision avoidance and detection systems for reliability reasons. The maximum contact force occuring during a collision is used as a safety criterion due to its simplicity and validity in the context of robotics. For serial robots, it is proposed to place a torque limiter in series with each actuator whereas for suspended robots, it is preferable to separate the base and the effector with a parallel mechanism in which some joints are replaced with torque limiters --- thereby forming a \emph{Cartesian force limiting device}. The use of such mechanisms allows the reduction of the effective manipulator inertia during a collision without affecting the performances under normal conditions. A model is first created in order to compare --- using simulations --- the safety gains obtained with torque limiters with the ones obtained with other articular safety mechanisms when they are implemented alone or in combination with other safety devices. Methods to optimally control the thresholds of adjustable torque limiters placed in series with each actuator of a serial robot are developed. A kinematic performance index is proposed in order to optimize the pose and architecture of such a robot. The approach and the developed methods are experimentally validated using prototypes of adjustable torque limiters based on friction which are placed in series with each actuator of a four-degree-of-freedom robot. Finally, architectures of Cartesian force limiting devices are proposed and optimized and their effectiveness in the context of suspended robots is experimentally validated.

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Bertrand, Dimitri. "Etude des mécanismes de formation des contacts ohmiques pour des transistors de puissance sur Nitrure de Gallium." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI060/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement d’une filière de transistors de puissance à base de nitrure de Gallium au CEA-LETI. Ces transistors, en particulier les HEMT utilisant l’hétérostructure AlGaN/GaN, présentent des propriétés très utiles pour les applications de puissance. L’essor de cette technologie passe notamment par le développement de contacts ohmiques peu résistifs. Cette thèse a pour objectif d’approfondir la compréhension des mécanismes de formation du contact ohmique sur une structure AlGaN/GaN. Dans un premier temps, une étude thermodynamique sur une dizaine de métaux de transition utilisables comme base de l’empilement métallique du contact a été menée, ce qui a permis de retenir une métallisation Ti/Al. Puis, les différentes réactions physico-chimiques de cet empilement avec des substrats nitrurés ont été étudiées en faisant varier la composition et les températures de recuit de formation du contact ohmique. Enfin, plusieurs études sur structure AlGaN/GaN couplant caractérisations électriques et physico-chimiques ont permis d’identifier des paramètres décisifs pour la réalisation d’un contact ohmique, peu résistif et nécessitant une faible température de recuit
This PhD is part of the development of Gallium nitride based power transistors at the CEA-LETI. These transistors, especially those based on AlGaN/GaN heterostructure, are very promising for power electronics applications. The goal of this PhD is to increase the knowledge of the mechanisms responsible for the ohmic contact formation on a AlGaN/GaN structure. First, a thermodynamic study of several transition metals has been performed, leading us to select Ti/Al metallization. Then, the multiple physico-chemical reactions of this stack with nitride substrates have been studied depending on the stack composition and the annealing temperature. Finally, several studies on AlGaN/GaN structure coupling both physico-chemical and electrical characterizations reveal different decisive parameters for the formation of an ohmic contact with a low-resistance and a low annealing temperature

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Tamine, Tawfik. "Amorçage de fissures par fatigue-contact." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Tamine.Tawfik.SMZ9418.pdf.

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Abstract:

La présente thèse est une contribution à la compréhension du phénomène d'écaillage provoque par la fatigue contact. Cette fatigue apparait en dessous d'une surface soumise à un chargement de contact quasi ponctuel, à partir d'une inclusion, site idéal pour l'amorçage de fissures. Souvent la direction d'amorçage et de propagation de fissures est associée à la répartition des contraintes résultant du chargement complexe. Pour mettre en évidence ce phénomène, nous avons entrepris: une étude bibliographique afin de recenser les différents travaux relatifs à la concentration des contraintes, aux critères d'amorçage et à la répartition des contraintes au voisinage d'un défaut. Une étude expérimentale simulant l'amorçage de fissures selon les trois modes de sollicitation. Un calcul aux éléments finis qui nous a permis de développer de nouveaux critères d'amorçage. Ces critères s'adaptent mieux aux résultats expérimentaux en comparaison avec ceux de la littérature
The present thesis is a contribution to the knowledge of the shelling process caused by a contact fatigue. This phenomenon appears under a surface submitted to a quasi punctual loading and initiates at an inclusion which is the most probable site for crack initiation. The direction of propagation is associated with the stress distribution resulting from a complex loading. To understand this phenomenon, we present : a bibliographical study to collect the different works related to stress concentration, crack initiation criteria and the stress distribution in the vicinity of a defect. An experimental study for the simulation of crack initiation under the three modes of loading. A finite element calculation from which we have derived new initiation criteria. We have shown that they best fit the experimental results by comparison with those given in the literature

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Fagiani, Ramona. "Tribological activation of tactile receptors by vibrations induced at the finger contact surface." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAL0143.

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Abstract:

Cette thèse traite des aspects tribologiques et dynamiques de la perception tactile donnée par un doigt lors du balayage d'une surface. Une attention particulière est portée à l'analyse directe des spectres des vibrations induites par contact entre le doigt et la surface touchée, qui représente un nouveau champ de recherche. En fait, si le fait que les vibrations activent les afférentes tactiles et leur rôle essentiel pour la perception des textures fines est une chose acquise (duplex theory of tactile texture perception), le lien entre les caractéristiques de la surface, leur perception et les caractéristiques des spectres des vibrations induites est encore inconnu. Le travail de est animés par la volonté de contribuer à comprendre les mécanismes du toucher, élément clé de nombreuses applications touchant différents domaines : la quantification de la qualité des textiles, l'ergonomie des objets du quotidien (affectant grandement leur compétitivité commerciale), l'identification des imperfections de surface; la conception de dispositifs tactiles de communication , le développement de capteurs tactiles artificiels pour les prothèses intelligentes ou assistants robotisés, le développement des interfaces homme-machine pour l'interaction avec les réalités virtuelles ou des systèmes de télé-opération (télédiagnostic ou microchirurgie), ou encore le développement de tests d'évaluation de la sensibilité tactile lors d'un diagnostic. L'étude d'un doigt se déplaçant sur une surface, comporte plusieurs difficultés liées aux caractéristiques du contact et aux mesures mêmes. Ces problèmes ont fait que la première étape du travail présenté a été la conception d'un nouveau dispositif expérimental, baptisé TriboTouch, développé pour reproduire le balayage d'une surface par un doigt dans des conditions de contact réalistes (vitesse de balayage, charge normale, rugosité de surface, etc.) et surtout, en évitant la production de bruit. Le banc d'essai a été conçu pour garantir la reproductibilité des mesures et pour effectuer des mesures sans introduire de bruit parasite. Il permet de réaliser à la fois des mesures de la dynamique globale et des mesures de la dynamique locales (au niveau de la zone de contact) employant un doigt en silicone. L'analyse présentée s'intéresse au comportement de l'index de la main droite, en contact avec différentes surfaces (rugueuses périodiques ou isotropes et issues de textiles), analysé pour différentes vitesses de balayage et valeurs de la charge appliquée en soulignant le rôle des empreintes digitales. Un modèle numérique simple a été développé pour reproduire le comportement des vibrations induites lors du balayage de deux surfaces périodiques et les résultats sont comparés aux résultats expérimentaux. La correspondance de la distribution des fréquences de vibrations a mis en évidence le rôle clé des empreintes digitales dans les spectres de vibration et, en conséquence, pour la perception tactile
This thesis deals with the tribological and dynamic aspects of tactile perception given by the scanning of the finger on a surface. The attention is focused on a direct analysis of the vibration spectrum characteristics, induced by the surface features that is a relatively new research field. In fact, it is accepted that vibrations activate the tactile afferents and their essential role for the perception of fine textures (duplex theory of tactile texture perception) but it is still unknown the link with the surface texture characteristics and the features of the induced vibration spectra. The work is aimed to contribute to a better understanding of the mechanisms of the tactile sense, that is basilar for manifold different applications: textile quality quantification, ergonomics of everyday objects (which largely affects their commercial competitiveness), identification of surface imperfections, the design of tactile communication devices, the development of artificial tactile sensors for intelligent prostheses or robotic assistants, the development of human-machine interfaces for interaction with virtual realities or teleoperation systems, such as for telediagnosis or microsurgery, reproducing real perception (virtual reality), increasing the human perception (augmented reality), development of tests for evaluation of tactile sensitivity during diagnosis or monitoring process in rehabilitation. The study of a finger that moves on a surface involves different difficulties that are related to the material characteristics and to the measurements themselves. For these reasons, a new experimental set-up, named TriboTouch, has been developed to reproduce the finger/surface scanning phenomena under real values of the contact feature (scanning velocity and amplitude, surface roughness, etc..), avoiding undesired vibrations. The test bench has been designed to guarantee the measurements reproducibility and to perform measurements without introducing external noise. The set-up permits to carry out both measurements of the global dynamics and local ones (at the contact zone) employing a silicone fake finger. In the presented analysis, the behavior of the right hand index finger scanning on the surface sample with periodical and isotropic roughness and on textiles has been investigated for different scanning speed, highlighting the role of fingerprints A simple numerical model have been developed for reproducing the behavior of the induced vibrations when sliding two periodical surfaces and the numerical results have been compared with the experimental ones. The presented work has shown the possibility to obtain objective indexes for the tactile perception characterization, by means of the friction induced vibration spectrum analysis, in agreement with the neurophysiological studies present in literature

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Chertier, Olivier. "Contact et frottement entre solides déformables en grandes déformations." Aix-Marseille 2, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX22116.

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Abstract:

Dans le contexte de l'emboutissage, on presente la modelisation de problemes de contact avec frottement entre plusieurs corps deformables dans un cadre cinematique non lineaire. Ces non linearites sont a la fois geometriques (grandes transformations, grands deplacements) et materielles (plasticite). Le probleme de contact est resolu par une methode de programmation mathematique (la methode de lemke) dont l'extension au cas du contact entre solides deformables est donnee. Les methodes de penalisation et de lagrangien augmente sont developpees pour comparer notre formulation. Les modeles developpes sont ensuite utilises pour traiter deux problemes de tribologie. Le premier concerne la caracterisation du frottement comme l'engrenement de deux micro-asperites de surface. Dans le second, pour un essai classique de frottement plan/plan, on analyse l'influence d'un coefficient de frottement evolutif avec les conditions locales de contact.

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Kheris, Fatah. "Gestion innovante du contact pour l'analyse mécanique des assemblages complexes." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2021.

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Abstract:

Les travaux que nous proposons concernent le développement d’une technique de remaillage local tridimensionnel permettant la mise en coïncidence des nœuds des surfaces en contact pour améliorer l’efficacité et la robustesse des procédures de contact multi-corps dans le cadre de la simulation numérique par éléments finis. Les surfaces de contact sont ensuite représentées par approximation diffuse. Des travaux antérieurs ont montré que le calcul des efforts de contact peut être amélioré si les nœuds aux interfaces de contact sont coïncidents, spécialement dans le cas du contact patch test introduit par Papadopoulos et Taylor. En outre, dans une formulation maitre esclave, les problèmes de projections introduisent une dissymétrie dans la résolution et peuvent nuire à la convergence de l’analyse. L’attribution des rôles joués par le solide maitre ou esclave n’a pas de sens physique et bien que des règles d’affectation de rôle à tel ou tel solide aient déjà été apportées par la littérature, le choix des rôles requiert bien souvent l’intervention d’un opérateur humain. La création d’un maillage compatible aux interfaces de contact simplifie grandement les aspects géométriques associés au problème de contact. Dans un premier temps les surfaces de contact sont détectées à partir du maillage surfacique de la frontière uniquement. On obtient des zones maillées avec des maillages incompatibles aux interfaces. La frontière de l’intersection est située sur une bande d’éléments qui délimite la zone de contact, qu’il convient de remailler en passant par un espace de projection convenablement choisi. On supposera alors que les surfaces de contact sont localement développables. On remaille localement chaque surface avec des nœuds disposés en vis-à-vis. Si nécessaire, le maillage peut être localement raffiné afin d’augmenter la précision du calcul, particulièrement sur les surfaces fortement courbées. Les surfaces de contact sont interpolées par approximation diffuse, ce qui permet de relocaliser les nœuds sur la surface diffuse en respectant les courbures des surfaces de contact. Les éléments volumiques reliés aux éléments surfaciques modifiés sont ensuite détruits. La cavité délimitée par les éléments surfaciques modifiés est alors remaillée à l’aide d’un maillage tétraédrique non structuré. Comme le remaillage est local, le coût global de la procédure est fortement réduit. L’expérience montre qu’un grand nombre de surfaces en contact peut être traité grâce à cette technique
In this work, we propose a remeshing technique based on node to node contact surfaces in order to enhance the robustness and the performance of 3D contact analysis by finite elements. Previous works have shown that the computation of contact forces at the interface could be improved if nodes at the interface are coincident, especially in the case of the contact patch test introduced by Papadopoulos and Taylor. In addition, in a master-slave formulation, projection problems introduce a dissymmetry in the resolution and may impede the convergence of the analysis, and even if there are some attribution rules between the master surface and the slave surface, there are still some problems to deal with. The creation of compatible meshes at the interface greatly simplifies the geometrical aspects of contact analysis especially in 3D. In a prior approach, contact areas are detected while using the surface mesh of the frontiers only. Contact elements are removed and compatible meshes at the surface interface are created. Contact areas are supposed to be developable but not necessary planar and the prior surface remeshing is based on the unfolding of the areas into contact. If necessary, the surface mesh at the interface can be refined in order to increase the accuracy of the computation, especially in curved areas. Surfaces into contact are interpolated by diffuse approximation what enables to relocate the newly created nodes with respect to the curvature of the initial surfaces. 3D elements connected to surface nodes into contact are removed and a local remeshing of the cavity is performed with unstructured tetrahedral mesh. Since the procedure is local, the cost of the overall process is greatly reduced. Experience shows that a high number of contact areas can be handled with this technique

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Yastrebov, Vladislav. "Mécanique numérique du contact : géométrie, détection et techniques de résolution." Phd thesis, Paris, ENMP, 2011. https://pastel.hal.science/pastel-00657305.

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Abstract:

Le but de ce travail était de fournir un cadre cohérent pour le traitement des problèmes de contact en utilisant une discrétisation de type noeud à segment. Trois aspects principaux de la mécanique numérique du contact ont été particulièrement considérés : la description de la géométrie, le problème de détection de contact et les techniques de résolution. Le manuscrit contient cependant une présentation complète de la mécanique du contact et des algorithmes numériques qui lui sont attachés. Un nouveau formalisme mathématique -- les s-structures -- est employé dans l'ensemble de la thèse. Il fournit un cadre de formulation intrinsèque qui permet d'exprimer de façon compacte un grand nombre de problèmes de mécanique et de physique. La thèse propose plusieurs idées originales et des extensions des techniques classiques, qui ont toutes été mises en œuvre dans le code de calcul par éléments finis ZéBuLoN (ZSeT). Plusieurs études de cas, présentées dans la thèse, viennent démontrer les performances et la robustesse des méthodes numériques utilisées pour la détection et la résolution
The goal of this work is to derive a consistent framework for the treatment of contact problems within the Finite Element Method using the Node-to-Segment discretization. Three main components of the computational contact have been considered: geometry, detection and resolution techniques. For the sake of completeness, the mechanical aspects of contact as well as numerous numerical algorithms and methods have been discussed. A new mathematical formalism called "s-structures" has been employed through the entire dissertation. It results in a comprehensive coordinate-free notations and provides an elegant apparatus, available for other mechanical and physical applications. Several original ideas and extensions of standard techniques have been proposed and implemented in the finite element software ZéBuLoN (ZSeT). Numerical case studies, presented in the dissertation, demonstrate the performance and robustness of the employed detection and resolution schemes

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Yastrebov, Vladislav. "Mécanique numérique du contact : géométrie, détection et techniques de résolution." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00657305.

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Abstract:

Le but de ce travail était de fournir un cadre cohérent pour le traitement des problèmes de contact en utilisant une discrétisation de type noeud à segment. Trois aspects principaux de la mécanique numérique du contact ont été particulièrement considérés : la description de la géométrie, le problème de détection de contact et les techniques de résolution. Le manuscrit contient cependant une présentation complète de la mécanique du contact et des algorithmes numériques qui lui sont attachés. Un nouveau formalisme mathématique -- les s-structures -- est employé dans l'ensemble de la thèse. Il fournit un cadre de formulation intrinsèque qui permet d'exprimer de façon compacte un grand nombre de problèmes de mécanique et de physique. La thèse propose plusieurs idées originales et des extensions des techniques classiques, qui ont toutes été mises en œuvre dans le code de calcul par éléments finis ZéBuLoN (ZSeT). Plusieurs études de cas, présentées dans la thèse, viennent démontrer les performances et la robustesse des méthodes numériques utilisées pour la détection et la résolution.

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Bou, leba bassil Marianne. "Étude des mécanismes aérodynamiques à l'origine du bruit de contact pneumatique/chaussée." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0019.

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Abstract:

Cette thèse traite des mécanismes de pompage d'air à l'origine du bruit de roulement dans le cas d'un pneumatique lisse roulant sur une cavité cylindrique intégrée à la chaussée. Un modèle CFD est utilisé pour calculer la variation de la pression d'air dynamique au fond de la cavité dont le volume varie durant le contact avec le pneu. Une méthode de piston a été validée pour modéliser cette variation de volume par un déplacement vertical du fond de la cavité, équivalent à la variation de son volume causée par la pénétration de la bande de roulement durant le contact. La variation de volume utilisée dans le modèle de piston est déterminée tout d'abord numériquement par un modèle de contact puis expérimentalement par la mesure de la pénétration de la gomme sur un banc d'essai. Ce dernier a également servi pour la mesure de la pression d'air dynamique au fond de la cavité, montrant que le pompage d'air dépend peu de la charge appliquée mais augmente avec la vitesse et diminue avec la profondeur de la cavité. Ces résultats sont ensuite comparés aux résultats numériques prenant en compte les différentes configurations expérimentales. La surpression interne calculée au fond de la cavité augmente avec la variation de volume et l'accord avec la mesure est satisfaisant. Le calcul de la pression d'air dynamique aux bords d'attaque et de fuite montre que le pompage d'air interne lors de l'ouverture de la cavité génère une onde qui se propage à l'extérieur principalement vers l'arrière du pneu. Le niveau d'énergie des ondes émises augmente avec la vitesse de roulement suivant un exposant de vitesse dont la valeur dépend du pourcentage de variation de volume de la cavité
This thesis deals with air-pumping mechanisms leading to tyre/road noise in the case of a slick tyre rolling on a cylindrical road cavity. A CFD model was used to calculate the dynamic air pressure variation at the cavity bottom, assuming a volume variation of this cavity during contact with the tyre. A piston method was validated in order to model this volume variation by a vertical displacement of the cavity bottom, equivalent to the volume variation caused by the tyre tread penetration during contact. The volume variation used in the piston model was determined first numerically by a contact model and then experimentally by measuring the penetration of the rubber on a test rig. The latter was also used for the measurement of dynamic air pressure at the cavity bottom, showing that air-pumping fewly depends on the applied load but increases with speed and decreases with the cavity depth. These results were then compared with the numerical results modeling the experimental set-up, considering the different testing configurations. The internal overpressure calculated at the cavity bottom increases with the change in volume and the agreement with measurements was satisfactory. The calculation of the dynamic air pressure at the leading and trailing edges showed that the internal air-pumping during the cavity opening generates an external wave which propagates mainly towards the rear of the tyre. The energy level of the emitted waves increases with the rolling speed according to a speed exponent which value depends on the percentage of the cavity volume variation

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Ghezzi, Ilaria. "Tribological and vibro-acoustic behaviour of a lubricated contact subjected to the stick-slip phenomenon : The case of the spring-brake system." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI116.

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Abstract:

Les travaux de thèse proposent une approche complémentaire, combinant analyses dynamiques et tribologiques, au problème de stick-slip d’un contact graissé, dans un frein mécanique à ressort. L’instabilité de stick-slip est le résultat du couplage entre la réponse dynamique du système mécanique (frein) et la réponse locale du contact lubrifié à l’interface de freinage. La réponse locale du contact graissé a d’abord été caractérisée par des tests expérimentaux effectués sur tribomètre. Ensuite, les conditions qui conduisent à l'instabilité ont pu être investiguées en détail, à l’aide d’un modèle numérique a paramètres concentres du système complet. Ce modèle simule le comportement dynamique global du système de freinage mécanique. En entrées, il prend les paramètres propres au fonctionnement et à la conception du frein, ainsi que les courbes de frottement locales. En sortie, le poids de chacun des paramètres sur la génération du stick-slip a donc pu être analysé. Enfin, une étude expérimentale de l’influence des différents composants de la lubrification (DLC et graisse) sur le comportement du contact frottant lubrifié a été réalisée. Dépendante de l’épaississant, de l’huile et des additifs, la rhéologie complexe de la graisse est un point clé pour comprendre l'apparition du stick-slip. En effet si la lubrification est traditionnellement censée réduire les pertes par frottement, elle peut malgré tout participer à l’apparition d’instabilités. La compréhension des conditions pour lesquelles un système est prédisposé au phénomène de stick-slip peut permettre de prévenir l'apparition de telles instabilités et des nuisances qu’elles engendrent. Néanmoins, en présence de contacts lubrifiés, la littérature n’y consacre que peu de travaux. C’est dans ce contexte que l’analyse multi-approches présentée dans cette thèse permet de contribuer à la compréhension de l’apparition des instabilités de frottement dans les contacts lubrifiés avec graisse, en apportant également des éléments de solution dans le cas d’une application spécifique
The thesis works propose a complementary approach, combining dynamic and tribological analyzes, to the stick-slip problem of a greased contact, in a mechanical spring brake. Stick-slip instability is the result of the coupling between the dynamic response of the mechanical system (brake) and the local response of the lubricated contact at the brake interface. The local response of the greased contact was first characterized by experimental tests performed on a tribometer. Then, the conditions which lead to instability have been investigated in detail, using a numerical lumped model of the complete system. This model simulates the overall dynamic behavior of the mechanical braking system. As inputs, it takes the parameters specific to the operation and design of the brake, as well as the local frictional behavior obtained experimentally. At the output, the influence of each of the parameters on the generation of the stick-slip has been therefore analyzed. Finally, an experimental study of the influence of the different lubricant components (DLC and grease) on the behavior of the lubricated frictional contact has been carried out. Dependent on thickener, oil and additives, the complex rheology of grease is a key point for the understanding of the stick-slip appearance. Indeed, if lubrication is traditionally supposed to reduce friction losses, it can also participate in the appearance of instabilities. Understanding the conditions for which a system is predisposed to the stick-slip phenomenon can help prevent the appearance of such instabilities and the nuisance they cause. However, in the presence of lubricated contacts, the literature shows a lack of informations. It is in this context that the multi-approach analysis presented in this thesis makes it possible to contribute to the understanding of the appearance of friction instabilities in contacts lubricated with grease, by also providing elements of solution in the case of a specific application

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Linck, Vannina. "Modélisation numérique temporelle d'un contact frottant : mise en évidence d'instabilités locales de contact : conséquences tribologiques." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0048/these.pdf.

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Abstract:

Le contact avec frottement de deux corps peut générer des phénomènes de vibration et d'usure. Les conditions globales de contact (vitesses, pressions appliquées) étant généralement stables, elles ne permettent pas d'expliquer ces phénomènes. Une étude temporelle de la dynamique locale de contact (vitesses de glissement locales, contraintes de contact locales. . . ) ainsi que de l'état tribologique local des surfaces (adhérence, glissement ou décollement) a mis en évidence l'apparition d'instabilités (présence de zones de contact adhérentes, glissantes ou décollées) au niveau du contact malgré des grandeurs globales et un coefficient de frottement local constants. Les pressions et les vitesses locales sont alors plus importantes que les grandeurs globales appliquées. Ces instabilités se caractérisent par la propagation dans le volume d'ondes générées dans le contact. Les régimes d'instabilités peuvent être différents en fonction du mécanisme, des matériaux. . . (régimes de type adhérence-glissement, adhérenceglissement- décollement ou glissement-décollement). Les conséquences tribologiques (dissipation de chaleur, impacts, pressions. . . ) ainsi que la valeur du coefficient de frottement global (loin du contact) varient suivant le régime d'instabilités développé à l'interface
The contact with friction between two bodies can lead to the phenomena of vibration and wear. The global contact conditions (velocities, load) are usually stable, and thus cannot explain these phenomena. A temporal study of the local contact dynamics (local velocities, local contact stresses…) and of the tribological state of the contact interface (sticking, slipping or separated) highlighted the generation of instabilities (presence on the contact surface of sticking, sliding or separation zones) in the contact despite constant global parameters and a constant local friction coefficient. Due to the instabilities, the local velocities and pressures are greater than the applied ones. The instabilities are characterized by the propagation in the volume of the wave generated at the interface. The regime of the instabilities can be different due to the material, the mechanism… (regime of stick-slip, stickslip- separation or slip-separation). Tribological consequences (heat dissipation, impact, pressure…) are different from one regime to another

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Elyoussoufi, Tamaa Lai͏̈la. "Contact unilatéral avec frottement sec en milieux continus discrétisés." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20103.

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Abstract:

On presente une contribution a l'etude des phenomenes de contact unilateral et de frottement sec, et ceci pour des milieux continus discretises en elements finis. Elle porte sur les deux problemes suivants: d'une part, la comparaison de deux approximations des reactions de contact, une part des forces concentrees aux nuds, et l'autre par des forces constantes par morceaux. Cette comparaison a lieu en utilisant conjointement deux types d'elements finis, t3 et t6. Il en ressort qu'il n'est pas toujours justifiable de concentrer les reactions aux nuds mais bien que les resultats ne soient pas toujours theoriquement comparables, les diverses approximations calculees numeriquement sur des exemples sont tres voisines. D'autre part, l'etude des phenomenes survenant lors du contact d'une plaque elastique mince avec un obstacle rigide. Dans un premier modele, on neglige l'effet de l'epaisseur sur la cinematique a la surface de la plaque. Dans un deuxieme modele, on prend en compte cet effet. On montre que le second modele decrit mieux le contact et le frottement en faisant apparaitre le phenomene de prehension

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Diop, Thierno. "Résolution itérative de problèmes de contact frottant de grande taille." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/34968.

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Abstract:

La résolution des problèmes de contact avec frottement est d’une grande importance dans beaucoup d’applications en ingénierie. Pour ces applications, la précision et l’optimisation du temps de calcul sont des contraintes impératives mais souvent contradictoires. Les problèmes industriels portent généralement sur des géométries complexes et tridimensionnelles composées de matériaux au comportement non linéaire. De ce fait, si on utilise la méthode des éléments finis, ils mènent à des problèmes discrets non linéaires et de grande taille. Ces derniers, après linéarisation, entraînent des systèmes algébriques de plusieurs milliers voire de millions d’inconnues ne pouvant être résolus que par des méthodes itératives. Ceci implique que les méthodes fréquemment utilisées, la pénalisation et le lagrangien augmenté, ne peuvent être considérées en raison du mauvais conditionnement de la matrice sous-jacente donc de leur effet négatif sur la convergence des méthodes itératives. Nous proposerons une approche itérative efficace pour résoudre les problèmes de contact associés à des applications industrielles : une résolution permettant d’avoir des résultats numériques précis en un temps de calcul acceptable. Cette approche sera basée sur la méthode des multiplicateurs de Lagrange et une méthode de résolution du système linéaire associé qui n’est pas tout à fait standard. Cette dernière s’insère dans un processus itératif à plusieurs niveaux qui représente la principale contribution de la thèse. Nous présenterons la stratégie adoptée qui est différente de celles de la littératurepour la résolution des problèmes de types point de selle et en ferons une étude complète. Pour valider notre approche, nous étudierons des exemples numériques académiques de problèmes de contact classiques. Nous présenterons aussi des problèmes industriels de très grande taille afin d’illustrer l’efficacité, la précision et la performance en temps de calcul de la méthode développée dans cette thèse.
Solving friction contact problems is of great importance in many engineering applications. For these applications, the accuracy and the optimization of the calculation cost are imperative but often contradictory. Industrial problems generally involve complex and three-dimensional geometries composed of materials that exhibit non-linear behavior. Consequently, using the finite element method, they lead to large-scale non linear discrete problems and, after linearization, to algebraic systems of several thousand or even millions of unknowns and ultimately tocalculations needing iterative methods. This implies that the frequently used methods, the penalization and the augmented Lagrangian, are to be banned because of their negative effect on the condition number of the underlying discrete systems and thus on the convergence of theiterative methods. We will propose an efficient iterative approach to solve the contact problems associated with industrial applications: a resolution allowing to have accurate numerical results in an acceptable computation time.This approach will be based on the method of Lagrange multiplier and a method for solving the associated linear system that is not quite standard. The latter is part of an iterative, multi-level process that represents the main contribution of the thesis. We will present the adopted strategy, which is different from what is found in the literature, for the resolution of saddle-type problems and will make a complete study of it. To validate our approach, we will study academic numerical examples of classical contact problems. We will also present some large-scale industrial problems in order to illustrate the efficiency, accuracy and computation performance of the method developed in this thesis.

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Nemeyuko, Médiateur. "Fatigue de contact de roulement." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://docnum.univ-lorraine.fr/ulprive/DDOC_T_2023_0030_NEMEYUKO.pdf.

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Abstract:

Dans ce travail, un modèle bidimensionnel par éléments finis est utilisé pour simuler la réponse mécanique d'une roue ferroviaire roulant sur un rail. Le matériau (acier pour roue) est élastoplastique avec une loi de comportement de Chaboche-Lemaitre combinant l'écrouissage isotrope et l'écrouissage cinématique non linéaire. Les contraintes et les déformations locales dans la zone près de la surface de contact roue-rail sont calculées en fonction de la charge par essieu, du coefficient de frottement et de la force centrifuge. A l'interface roue-rail, les forces tangentielles dues au frottement sont prises en compte. On suppose que le contact roue-rail est situé entre le boudin de la roue et le congé de roulement du rail pour des valeurs relativement faibles du coefficient de frottement (µ ≤ 0.05) pendant la phase de traction et entre la bande de roulement de la roue et le champignon du rail pour des valeurs relativement élevées du coefficient de frottement (0.1 ≤ µ ≤ 0.4) pendant la phase de freinage. En première approximation, on suppose que le contact roue-rail est similaire à un contact entre un cylindre et un plan, qui est linéique; ensuite on suppose que ce contact est similaire à un contact entre deux cylindres à axes perpendiculaires, qui est elliptique. Les écarts entre les résultats obtenus dans le cas linéique et ceux obtenus dans le cas elliptique ont été analysés. Pour valider le modèle numérique du contact roue-rail, on compare les évolutions des contraintes normales et de cisaillement obtenues analytiquement par la théorie du contact de Hertz (en élasticité plane) dans Matlab et celles obtenues numériquement sous Abaqus. La quantification de l'endommagement par fatigue de contact de roulement est réalisée en utilisant le critère de fatigue multiaxiale modifié de Jiang-Sehitoglu et le calcul de la durée de vie d'une roue ferroviaire N_f est effectuée à l'aide de la relation entre le paramètre de fatigue maximum FP_max et la loi de Smith-Watson-Topper sur un plan critique où s'amorce une fissure de fatigue. Le diagramme d'accommodation a été construit en considérant une roue ferroviaire sans défaut dans le cas d'un contact roue-rail linéique et le cas d'un contact roue-rail elliptique. La fatigue de contact de roulement d'une roue ferroviaire a été étudiée par la technique de sous modélisation. Un défaut géométrique est inséré dans la section de la roue ferroviaire afin d'étudier son effet, notamment celui de sa forme, sur la fatigue de contact de roulement. Ce défaut est situé à une profondeur où se situe la valeur maximale de la contrainte de cisaillement tau_max. Les résultats obtenus dans le cas sans défaut, dans le cas d'un défaut circulaire et dans le cas d'un défaut elliptique ont été comparés. L'influence des paramètres du matériau sur la fatigue de contact de roulement d'une roue ferroviaire dans le cas sans défaut et dans le cas avec un défaut circulaire a été étudiée. L'influence de la force centrifuge a été étudiée dans le cas sans défaut
In this work, a two-dimensional finite element model is used to simulate the mechanical response of a wheel rolling on a rail. The material (wheel steel) is elastoplastic with a Chaboche-Lemaitre behavior law combining isotropic and nonlinear kinematic strain hardening. The local stresses and strains in the area near the wheel-rail surface are calculated as a function of axle load, friction coefficient, and centrifugal force. At the wheel-rail interface, tangential forces due to friction are taken into account. It is assumed that the wheel-rail contact is located between the wheel flange and the rail gauge corner for relatively low values of the friction coefficient (µ ≤ 0.05) during the traction phase and between the wheel tread and the rail head for relatively high values of the friction coefficient (0.1 ≤ µ ≤ 0.4) during the braking phase. As a first approximation, we assume that the wheel-rail contact is similar to a contact between a cylinder and a plane, which is linear; then we assume that this contact is similar to a contact between two cylinders with perpendicular axes, which is elliptical. The differences between the results obtained in the linear case and those obtained in the elliptical case are studied. To validate the numerical model of the wheel-rail contact, the evolution of the normal and shear stresses obtained analytically by the Hertz contact theory (plane elasticity) in Matlab and those obtained numerically in Abaqus are compared. The quantification of rolling contact fatigue damage is performed using the modified Jiang-Sehitoglu multiaxial fatigue criterion and the calculation of the life of a railway wheel N_f is performed using the relationship between the maximum fatigue parameter FP_max and the Smith-Watson-Topper law on a critical plane where a fatigue crack initiates. The shakedown map was constructed considering a defect-free wheel in the case of a linear wheel-rail contact and in the case of elliptical wheel-rail contact. The rolling contact fatigue of a railway wheel has been studied by the sub-modeling technique. A geometric defect is inserted in the railway wheel section to study its effect, particularly the effect of its shape, on rolling contact fatigue. This defect is located at a depth where the maximum value of the shear stress tau_max is located. The results obtained in the case without defect, in the case of a circular defect, and in the case of an elliptical defect were compared. The influence of the material parameters on the rolling contact fatigue of the railway wheel in the case without defect and in the case with a circular defect was studied. The influence of the centrifugal force was studied in the case without defect

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Farcas, Anca. "Opérateurs linéaires positifs et opérateurs de mémoire en mécanique du contact." Perpignan, 2013. http://www.theses.fr/2013PERP1158.

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Senouci, Abdelhak. "Etude théorique et expérimentale du comportement tribologique d'un contact électrique cuivre/acier." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2278.

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Eddhahak-Ouni, Anissa. "Modélisation de l'usure superficielle dans les contacts roulants : mise en place des méthodes adaptées au cas non stationnaire des contacts came galet." Université de Marne-la-Vallée, 2006. http://www.theses.fr/2006MARN0300.

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Abstract:

La simulation de l’usure dans les contacts roulants est considérée l’une des plus grandes préoccupations des concepteurs et des industriels. Afin de pouvoir prolonger la durée de vie de leurs systèmes mécaniques, un outil de prédiction de l’usure doit être développé. Ce travail de recherche a pour but de mettre en place une approche simplifiée pour la description de l’évolution de l’usure dans les pistes des cames des souffleuses des bouteilles plastiques fabriquées par Sidel. La forme cycloïdale de la came commande le roulement du galet et régit ainsi la cinématique du système d’ouverture/fermeture des moules. De ce fait, la vitesse de rotation du galet et l’effort de contact came/galet ne sont pas stationnaires et il est intéressant de pouvoir reproduire ces phénomènes transitoires et décrire le profil usé des solides en contact dans un régime non stationnaire. Dans un premier temps, nous abordons l’étude en présentant une approche simplifiée pour résoudre le problème de contact roulant en régime stationnaire. La pertinence de la méthode est prouvée en la confrontant à l’approche exacte et en la testant sur différents cas critiques…Ensuite, nous étendons cet outil au cas transitoire en prenant en compte l’aspect dynamique des solides en contact. Le modèle transitoire construit est puissant en temps de calcul et ses résultats sont en cohérence avec la réalité. L’exemple industriel du système d’ouverture/fermeture des moules des machines de soufflage est traité en faisant l’hypothèse des pièces rigides et des liaisons parfaites. La loi d’Archard est utilisée en version modifiée pour décrire l’évolution du profil de la came usée en fonction des passages des galets. En fin de cette étude et dans le but de traduire les phénomènes d’une façon plus réaliste, nous avons investigué la prise en compte de la flexibilité des pièces dans la modélisation. Les résultats numériques des équations de la dynamique non linéaire sont comparés aux résultats du modèle rigide afin de conclure sur l’influence de la flexibilité sur la réponse dynamique du système
Wear simulation in rolling contact is considered one of the major concerns of designers and industrialists. In order to extend the life time of their mechanical systems, a wear prediction tool has to be developed. The aim of this research is to develop a simplified approach for the description of wear evolution in cam’s track of the plastic bottles blowing machines manufactured by Sidel. Thecycloid shape of the opening/closing cam governs the roller movement and consequently the system kinematics. Thus, roller rotation velocity and normal contact load cam/roller are not stationary, so it’s of interest to be able to describe these transient phenomena as well as the worn profiles of the contacting bodies during time. First, we start the study by presenting a simplified approach for the resolution of the rolling contact problem in steady state. The method reliability is proved when compared with the exact theory and tested on several critical cases. Second, we extend this approach to transient case by taking into account the dynamic feature of both solids. This transient model is fast, its results show a good agreement with the reality. The industrial example of the moulds opening/closing system of the blowing machines is treated making the hypothesis of components stiffness and perfect joints. The Archard’s law is used with a modified version to describe the evolution of worn cam profile versus rollers passages. In the end of this work and in order to describe phenomena in a more realistic way, we investigated the influence of components flexibility in the modelling. Numerical results of non linear dynamic equations are compared with the stiff model to conclude on the effect of the flexibility on the system dynamic response

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Dissertations / Theses on the topic 'Mécanisme de contact'

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