Literatura académica sobre el tema "Mécanique du contact – Localisation"

En tant que radiations acoustiques intenses impliquant de conséquentes nuisances environnementales ainsi que de nombreux retours clients, le crissement des systèmes de freinage est un problème de vibration induite par frottement dépendant indubitablement de problématiques multi-physiques et multi-échelles. Parmi ces dernières, la structure du système, les paramètres opérationnels de freinage, les interfaces de contact frottant, couplés à une dépendance en température, ainsi que les non-linéarités de contact ou les aspects tribologiques, sont des éléments affectant considérablement le crissement, faisant de ce déplaisant bruit un sujet complexe à appréhender. Au sein de ce travail, le système complet de freinage est considéré, et plusieurs tendances principales sont identifiées au regard de l'influence des localisations de contact sur les émissions acoustiques.Des essais NVH sont réalisés, cette analyse implique différentes échelles d'intérêt visant à changer les caractéristiques de contact : les plaquettes de freinage sont modifiées d'une part à l'échelle macroscopique -avec la volonté de varier implicitement les zones de portance-, d'autre part à l'échelle mésoscopique -tendant à impacter l'évolution du circuit tribologique-. Le but inhérent est d'identifier les paramètres patins influençant le crissement, en affectant l'interface tribologique et engageant des différences de signatures acoustiques entre les expériences conduites.Des tests fortement instrumentés sont réalisés à l'échelle du système de frein complet, se focalisant sur différentes formes patins : le développement d'une instrumentation enrichie au travers d'un suivi in-operando des surfaces de contact via mesures thermiques, autorise l'accès à des informations de sollicitation supplémentaires, permettant le suivi des zones de portance supposées. L'emploi de méthodes de clustering est considéré afin d'analyser les données thermiques.Des simulations en stabilité impliquant corrélations expérimental / numérique sont effectuées. Des analyses sous-jacentes sont réalisées, en investiguant l'impact de caractéristiques de chanfreins sur le crissement, l'influence du coefficient de frottement, ou l'implémentation de formes globales d'usures. Qui plus-est, les simulations thermomécaniques sont ici d'intérêt, et l'introduction des zones de contact issues des méthodes de clustering est discutée.Bien que la considération du frein complet puisse impliquer de sévères dispersions expérimentales, des corrélations initiales entre les patins modifiés à différentes échelles -via des formes de patins à l'échelle macroscopique et des traitements thermiques à l'échelle mésoscopique- et les caractéristiques de bruit sont observées. Les essais avec instrumentation enrichie concluent que les localisations de contact peuvent varier pendant les tests NVH, dépendant des paramètres de sollicitation. Un lien particulier entre les conditions opérationnelles de freinage (pression, température), les localisations de contact, et le crissement est établi au travers des méthodes de clustering. Également, les tendances observées en simulation tendent à suivre celles expérimentales, et l'enrichissement des modèles via une description plus précise du contact peut présenter des améliorations quant à la capacité de prédiction du crissement de telles simulations<br>As intense acoustic radiations implying consequent environmental nuisances and customer complaints, squeal noises in brake systems are friction-induced vibration issues indubitably depending on multiphysics and multiscales problematics. Among these latter, system structure, braking operational parameters, frictional contact interfaces, coupled to temperature dependency, as well as contact non-linearities or tribological aspects, are elements considerably affecting squeal, making from this unpleasant noise a complex problem to apprehend. In this work, the full scale system is considered, and several principal tendencies are identified regarding the influence of contact localizations on acoustic emissions.NVH tests are conducted, this analysis involves several scales of interest aiming at changing contact characteristics: pads are modified either at the macroscopic scale -with the will of implicitly varying load bearing areas-, or at the mesoscopic one -tending to impact evolution of the tribological circuit-. The inherent purpose is to identify pads parameters influencing squeal, by affecting tribolayer as well as engaging noise signature differences between conducted experiments.Heavily instrumented tests are realized on a full scale brake system, focusing on different pad shapes: the development of an enriched instrumentation through in-operando thermal surface tracking allows to access to supplementary solicitation informations, permitting to follow the assumed load bearing area. The employment of clustering methods is considered to manage the analysis of thermal datas.Experimental / numerical correlated stability simulations are conducted. Subsequent analyses are realized, by investigating pads chamfer characteristic impact on squeal, influence of coefficient of friction, or implementation of global pads wear shapes. Furthermore, thermomechanical simulations are of interest, and the introduction of previously clustered-defined contact areas into models is realized.Although the full brake system consideration can involve severe experimental dispersions, initial correlations between modified pads at different scales -via pad shapes for the macroscopic one, and thermal treatments of friction material focusing on the mesoscopic level- and noise characteristics are observed. Enriched instrumented tests lead to the conclusion that contact localizations can evolve during NVH tests, depending on solicitation variables. A particular link between braking operational parameters (pressure, temperature), contact localizations, and squeal features is established through clustering. Finally, observed simulated tendencies tend to follow experimental ones, and model enrichment via a more accurate contact description could present improvements regarding squeal prediction capability of such simulation

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.<br />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.<br />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.

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<br>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

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<br>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

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

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<br>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

Dans le cadre de l'approche locale de la rupture par la mécanique de l'endommagement, il s'est avère que la prévision numérique par éléments finis de l'amorçage et surtout de la propagation de zones complètement endommagées, n'était pas fiable. La motivation de notre travail est d'essayer de comprendre les raisons du caractère imprévisible des résultats obtenus. Nous considérons des lois de comportement elasto-plastiques couplées à l'endommagement en faisant l'hypothèse des petites perturbations isothermes en quasi-statique. Nous présentons un algorithme de calculs par éléments finis. Nous intégrons la loi de comportement selon un schéma purement implicite et nous définissons un module tangent cohérent, différent du module continu souvent utilise. Nous montrons que le caractère adoucissant des matériaux provoque par le couplage de leur comportement elasto-plastique avec l'endommagement entraîne des phénomènes de bifurcation, de perte d'ellipticité et de localisation, sources de problèmes numériques. Nous présentons une étude expérimentale pour valider un critère d'amorçage que nous proposons. Un élément fini classique étant incapable de rendre compte d'un endommagement localise, nous proposons une procédure permettant de construire un nouvel élément pouvant être traverse par une bande de localisation de l'endommagement

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.

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