Gotowa bibliografia na temat „Couche de lubrification”

L'appareil à forces de surface développé à l'E. C. L (A. Tonck - J. M. Georges) est utilisé pour la caractérisation des fluides en milieu confiné (souvent des huiles de lubrification ou des solutions de polymère). L'exploitation des résultats expérimentaux obtenus par un tel appareil, et en particulier l'identification des caractéristiques rhéologiques de ces fluides, exige une analyse précise du contact sphère-plan en présence d'une couche interfaciale viscoélastique hétérogène et très mince. Les travaux antérieurs (F. Auslender) sur la nanorhéologie des couches minces confinées, ont permis d'aboutir à une forme généralisée des équations de Reynolds, permettant de décrire en sollicitation harmonique le contact sphère-plan (supposés rigides) en présence d'un film mince de fluide viscoélastique, compressible et hétérogène. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la prise en compte de la déformation du substrat dans la modélisation antérieure. Afin de clarifier l'influence des différents paramètres (compressibilité de l'interface, déformabilité du substrat), nous avons choisi d'étudier deux problèmes modèles. Le premier est celui d'une couche de solide élastique compressible et homogène, le second celui d'une couche de fluide visqueux Newtonien compressible et homogène. En nous basant sur des résultats expérimentaux, nous avons pu identifier les propriétés rhéologiques pour trois types de lubrifiants. L'hétérogénéité de l'interface a été représentée par deux couches pariétales solides de mêmes caractéristiques rhéologiques, séparées par un volume de fluide de caractéristiques rhéologiques différentes. Afin d'obtenir des renseignements supplémentaires sur les propriétés rhéologiques de ces couches, nous avons étudié leur contact avec prise en compte de la déformation du substrat. Leur comportement est supposé de type hyperélastique, associé à une énergie de type Mooney - Rivlin avec un terme de compressibilité
The surface force apparatus developed at E. C. L. By A. Tonck and J. M. Georges is frequently used in the characterisation of confined fluid (such as lubrification oil or polymer solution). The exploration of such experimental results requires a precise analysis of the contact problem between an elastic place and an elastic sphere separated by a thin interfacial layer which may be considered eleastic, viscous or viscoelastic. Previous works in this direction (F. Auslender) leads to a generalised Reynolds equation describing, under imposed harmonic vertical displacement, the sphere plane contact with an heterogeneous viscoelastic compressible interfacial layer. In this work we intend to account, in the context of the previous analysis, the deformation of the elastic substrate. In order to clarify the roles of the film compressibility and the substrate deflection, we have studied two simple configurations : the first one is the case of an homogeneous elastic solid as interfacial layer, the second one is the case of a compressible Newtonian viscous fluid as interfacial layer. By reffering to experimental results, we have identified the rheological characteristics for three types of lubricant oils. The interface heterogeneity has been represented by two parietal solid layers with the same characteristics, separated by a fluid bulk. In order to obtain more information on the parietal layers rheology, we have studied their contact, assuming them to obey to hyperelastic behaviour laws associated to compressible Mooney - Rivlin elastic energy

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

Le processus de pompage du béton revêt une importance capitale dans le secteur de construction, facilitant le transport du béton frais vers le site de coulée, voire des zones difficiles d'accès. Cette technique offre la possibilité d'atteindre des hauteurs et des distances considérables. Toutefois, ce processus n'est pas sans défis. Il est donc primordial de pouvoir bien prédire la pompabilité du béton. En effet, la pompabilité du béton dépend étroitement de ses propriétés rhéologiques et de sa capacité à former une couche de lubrification (CL) lors de son écoulement dans les conduites de pompage. Par conséquent, une bonne compréhension de la rhéologie du béton et des caractéristiques de la CL est essentielle, d'autant plus que les mécanismes de formation de cette dernière demeurent encore méconnus. Cette thèse se concentre sur l'étude de la dilatance de Reynolds (DR) en tant que mécanisme potentiel intervenant dans la formation de la CL, et elle vise à mettre en évidence les principaux paramètres qui les régissent. La première partie de l'étude présente le développement d'une nouvelle méthode pour évaluer les variations de volume induites par le cisaillement, nommée la dilatance de Reynolds du béton en écoulement à surface libre. Cette méthode, bien que plus fiable pour les bétons conventionnels, ne permet cependant pas d'explorer pleinement ce mécanisme. En conséquence, un nouveau dispositif empirique, le CRD-Test, a été conçu pour évaluer la dilatance de Reynolds des bétons autoplaçants soumis à différents scénarios de cisaillement à surface libre et sous pression, simulant ainsi les processus réels de coulage et de pompage. Dans cette seconde partie de l'étude, le béton autoplaçant (BAP) est considéré comme un mélange biphasique, composé de gros granulats (> 1,25 mm) immergés dans une matrice fluide de mortier fin (< 1,25 mm). En outre, le CRD-Test offre une couverture large des niveaux de cisaillement et de pression. Il repose sur un tribomètre à cylindre coaxial modifié, dont la vitesse de rotation varie de 0 à 3 tr/s, et sur un régulateur de pression d'air ajustable de 0 à 300 kPa. Le phénomène de dilatance de Reynolds se traduit par des fluctuations de la pression latérale mesurée au niveau du cylindre extérieur de cet appareil et a été étudié à travers de nouveaux indices. Les résultats expérimentaux révèlent que les indices de pression induits par la dilatance de Reynolds sont en accord avec la maniabilité du béton et ses paramètres de formulation. Les bétons autoplaçants présentant des faibles valeurs d'étalement montrent des indices de dilatance de Reynolds élevés sous cisaillement à surface libre et sous pression. De plus, une approche diphasique permet de mettre en évidence des corrélations entre la dilatance de Reynolds et les caractéristiques des granulats dont le diamètre est supérieur à 1,25 mm ainsi que les caractéristiques viscoplastiques du mortier fin, (i.e. la phase suspendante). De plus l'étude montre que la dilatance de Reynolds est principalement affectée par le degré d'empilement initial du squelette granulaire pendant le processus de pompage. Enfin, les valeurs de dilatance de Reynolds sont en en bon accord avec les caractéristiques du régime d'écoulement, la dynamique des particules et les indices de migration des particules sous l'effet du cisaillement. Selon les corrélations établies, il apparaît que la ségrégation dynamique peut significativement influencer les mécanismes de formation de la CL lors du pompage du béton à faibles taux de cisaillement, illustrant ainsi l'importance de la dilatance de Reynolds dans ce processus. Cependant, il a été observé qu'à des taux de cisaillement plus élevés, la ségrégation dynamique peut avoir un impact négatif sur les valeurs de dilatance de Reynolds, augmentant ainsi le risque de blocage durant le processus de pompage du béton
Concrete pumping process is important in the construction sector, facilitating the transport of fresh concrete to the casting site, even in difficult-to-access areas. This technique enables the achievement of considerable heights and distances. However, this process presents challenges. Therefore, accurately predicting the pumpability of concrete appears to be essential. Indeed, concrete pumpability relies on its rheological properties and its ability to form a lubrication layer (LL) during its flow through pipes. Accordingly, it is worthy to mention that mastering the rheology of concrete and understanding the characteristics of the LL is important, especially considering that the mechanisms of LL formation remain not well understood.This project focuses on investigating Reynolds dilatancy (RD), a potential mechanism involved in LL formation, and aims to highlight the key parameters governing it. The first part of the study introduces the development of a new method to assess shear-induced variations (RD) at free-surface flow. This method, although more reliable for conventional vibrated concrete (CVC), it does not fully explore this mechanism. Consequently, a new empirical device, the CRD-Test, was designed to evaluate the RD of self-compacting concrete (SCC) subjected to various scenarios under free-surface and pressurized conditions, simulating real casting and pumping processes. In this second part of the study, SCC is considered as a biphasic mixture of coarser particles (> 1.25 mm) in a fluid matrix of fine mortar (< 1.25 mm). Moreover, the new experimental device, named CRD-Test, offers wide range of shear and pressure levels. It is based on a modified coaxial cylinder tribometer, with a rotational speed ranging from 0 to 3 rps, and an air pressure regulator from 0 to 300 kPa. The RD phenomenon is manifested by fluctuations in lateral pressure measured at the outer cylinder of this apparatus and it was investigated through new indices.Experimental results reveal that RD values were found to be in good agreement with the workability and design parameters of the investigated concrete mixtures. Concrete with low fluidity values exhibited high RD indices under both free-surface and pressurized shear conditions. Furthermore, a biphasic approach highlights correlations between RD and the characteristics of aggregates with a diameter greater than 1.25 mm, as well as the viscoplastic characteristics of the fine mortar (i.e., the suspending phase). Moreover, RD results are mainly affected by the relative packing density of coarse aggregate during pumping process. Finally, Reynold values were in good agreement with flow regime characteristics, particle dynamics, and shear-induced particle migration indices. According to established correlations, dynamic segregation can significantly influence the mechanisms of LL formation during concrete pumping at low shear rates, illustrating the importance of Reynolds dilatancy in this process. However, at higher shear rates, dynamic segregation has been observed to negatively impact RD values, thereby increasing the risk of blockage during concrete pumping

Les micromecanismes realises jusqu'a present en silicium ou en nickel ont tous pour inconvenient majeur de s'user tres rapidement. Pour lubrifier ces micromecanismes, l'idee est de greffer sur les surfaces en frottement des monocouches de molecules organiques de quelques nanometres d'epaisseur. L'objectif de cette etude est la mise au point et l'optimisation de cette technique de lubrification
The silicon-made and nickel-made micromecanisms realized until now have all the major disadvantage to wear very fast. In order to lubricate such micromecanisms, the idea is to graft on the rubbing surfaces organic monolayers, that have a few nanometers of thickness. The objective of the study is the development and the optimization of this technique of lubrification

La législation européenne sur les émissions des véhicules devient de plus en plus sévère et ceci afin de minimiser l'impact sur l'environnement de la pollution occasionnée par les moteurs à combustion interne. La réduction des pertes par frottement et une plus faible consommation du carburant représentent différents aspects sur lesquels il est possible d’intervenir dans ce sens. Pour diminuer les pertes par frottement, plusieurs approches ont été utilisées, soit au niveau du design des pièces mécaniques, soit au niveau de l’optimisation du lubrifiant pour un contact considéré. Le dithiocarbamate de molybdène (MoDTC) est l’un des additifs modificateur de frottement permettant d’atteindre les plus faibles coefficients de frottement pour un contact acier/acier lubrifié en régime limite. La molécule se décompose dans le contact à des températures et des pressions élevées, en formant des feuillets lamellaires de MoS2 sur les surfaces frottantes. Cependant, il est nécessaire d'optimiser la durée de vie de ces additifs, en empêchant leurs appauvrissements ou dégradations prématurés dans le lubrifiant. Il a été montré, en effet, que les performances du MoDTC sont sensibles au temps de fonctionnement du moteur et sont donc liées à sa dégradation. L'objectif principal de cette thèse était donc de mieux comprendre le comportement tribologique (frottement et usure) d’une huile de base contenant du MoDTC en fonction de la dégradation du lubrifiant pour des contacts acier/acier et DLC/acier. L’approche utilisée pour mieux comprendre le comportement du MoDTC lorsqu'il est soumis à une dégradation thermo-oxydative consiste à combiner des expériences tribologiques, à des caractérisations de surface (XPS, FIB / TEM / EDX, Raman, SEM) et à des caractérisations chimiques des huiles (chromatographie en phase liquide, spectroscopie de masse, FT-IR). Un lien direct et cohérent entre la composition du tribofilm et la voie de décomposition chimique de l'additif MoDTC proposée a été mise en évidence. Les additifs modernes sont conçus pour être utilisés sur des surfaces à base de fer. Il est donc essentiel d'optimiser simultanément les lubrifiants et les revêtements pour améliorer leurs performances. Dans cette thèse, un modèle d'usure du revêtement DLC hydrogéné lubrifié en présence de MoDTC a été proposé. Nous avons établi à l’aide de plusieurs techniques, que l’usure est due principalement à la formation de carbure de molybdène présent dans le tribofilm formé à la surface de l’acier
European legislation on vehicle emissions continues to become more severe to minimize the impact of Internal Combustion Engines (ICE) on the environment. One area of significant concern in this respect is the reduction of friction losses resulting in reduced emissions and as well as higher fuel efficiency and lower fuel consumption. To decrease these losses, several approaches have been made particularly at design of mechanical parts stage and at experimental level to optimize lubricant components. A great contribution to solve the problem can be given by the optimization of the additives package blended into the engine lubricants. The molybdenum dithiocarbamate (MoDTC) is the additive showing the best tribological performance by acting as friction modifier. It decomposes under high temperatures and pressure, forming layered structures on the engine surfaces. However, the use of effective friction reducing additives to achieve low boundary friction coefficient is not enough to have great engine fuel efficiency. In addition, in fact, it is needed also to maximize their durability, preventing premature consumption or depletion of these additives. It has been shown, in fact, that the friction reduction performance of MoDTC is sensitive to engine operating time and that is related to the degradation of MoDTC itself. In the first part of my thesis we tried to get a good comprehension of the chemical mechanisms of MoDTC ageing and to study the impact on the tribological properties. The chemical bulk oil characterization of MoDTC blended into the base oil when subjected to thermo-oxidative degradation allowed to propose a new hypothetical chemical pathway followed by the friction modifier molecules during the ageing process. At the same time, these findings were linked to the impact of the MoDTC degradation on its tribological properties. As reported in literature, another MoDTC drawback is its strong antagonism with DLC coating. In fact, when DLC-involving contacts are lubricated by MoDTC-containing base oil, a catastrophic DLC wear is produced. For this reason, in the second part of the project a multi-techniques approach has been adopted to get a better understanding of this wear mechanism. The combination of all the findings allowed to propose for the first time a new wear mechanism based on the formation of molybdenum carbide species inside the contact. A strong chemical interaction between the molybdenum-based species formed on the steel counter-body and the carbon of the DLC material has been supposed, leading to the formation of MoC species. All the results found are discussed to clarify the correlation between degradation time, tribological performance and tribofilm characterizations in both steel/steel and DLC/steel contact

Les travaux entrepris lors de cette thèse consistent à apporter quelques éclaircissements dans la caractérisation du comportement de couches très minces. La motivation sous-jacente est liée à l'analyse mécanique des résultats expérimentaux provenant des appareils à forces de surface (notamment celui de l'ECL) qui reposent sur le principe suivant. Une couche mince d'un fluide viscoélastique, confinée entre un plan et une sphère de rayon r, distant l'un l'autre d'une distance d, subit une sollicitation sinusoïdale de la part de la sphère qui se déplace normalement au plan. L'appareil à forces de surface (afs) est capable de mesurer la force engendrée par le déplacement harmonique de l'ordre du nanomètre de la sphère. L'analyse permet, entre autre, de montrer l'apparition (respectivement sur la sphère et le plan) de deux couches immobiles aux parois quasi-solides, d'une épaisseur de quelques diamètres moléculaires, séparées par une zone volumique constituée du liquide interfacial dont on connaît les propriétés. L'approche classique du problème, basée sur la théorie de la lubrification et l'équation de Reynolds étendue au cas viscoélastique incompressible, ne permet pas d'expliquer de manière satisfaisante les résultats expérimentaux obtenus. Afin de l'améliorer, nous avons mis en œuvre une extension de cette théorie au cas d'une structure hétérogène, compressible. Les résultats obtenus montrent que la compressibilité des couches immobiles aux parois, même très faible, joue un rôle essentiel. Afin de clarifier le rôle de la compressibilité, un problème modèle simplifié (écrasement d'une couche mince élastique compressible entre deux plans) a été étudié. Les résultats obtenus ont, d'une part, confirme l'importance de la compressibilité dans le comportement des couches minces, et d'autre part, mis en évidence le mécanisme de déformation caractéristique des couches minces. Celui-ci correspond à un champ de déplacement œdométrique pour lequel seuls les déplacements verticaux sont permis (pas de déplacements latéraux). La prise en compte de ce mécanisme, dans l'extension de la théorie classique précédemment réalisée, aboutit à la construction d'un modèle qui décrit le comportement des films minces viscoélastiques hétérogènes compressibles. Ce modèle permet de retrouver les résultats expérimentaux observes et d'obtenir les caractéristiques rhéologiques des couches immobiles aux parois. Enfin, une étude du contact des deux couches viscoélastiques immobiles aux parois a été réalisée. Dans celle-ci, le contact est modélisé à partir d'une loi viscoélastique non linéaire qui représente l'extension du modèle de zener tridimensionnel aux grandes déformations. Cette modélisation permet de reproduire l'allure des courbes expérimentales force distance obtenues par l'afs à l'intérieur du contact. Une linéarisation autour de l'état d'équilibre, qui correspond à l'élasticité différée des couches en contact, permet, pour de faibles oscillations harmoniques, d'identifier, à partir des résultats expérimentaux fournis par l'afs, certains des paramètres de l'extension grandes déformations du modèle rhéologique de zener.

This thesis is devoted to the study of spinning contacts located in bearing between the roller-end and the ring flange. The main direction of the lubricant flow may change when the contact is subjected to skew. This complex kinematics influences the contact behaviour. A dual experimental-numerical approach is proposed to study this problem. The Tribogyr test-rig allows the experimentation of the contact at the 1:1 scale. A film thickness measurement method, based on white light interferometry, was developed on Tribogyr. This method allows the measurement of film thickness between 0 and 800 nm with an accuracy of a few nanometres. The measurement of forces in the main flow direction shows similarities with classical rolling-sliding contacts. However, the friction coefficient is globally lower as soon as spin is involved. Transverse forces are of the same order of magnitude as the longitudinal forces. This is due to transverse shearing caused by the spin. A numerical model has been developed for the simulation of these spinning contacts. The finite element model, which is based on a fully-coupled solving strategy, takes into account the temperature calculation and the lubricant non-Newtonian rheology. Its validation with Tribogyr experimental results in terms of film thickness and friction has been conducted. Spin and skew effects induce high shear-thinning and thermal-thinning of the lubricant that lead to a decrease of the film thickness. Under high spinning condition, the lubricant exiting the contact may be re-injected to the contact inlet. Consequently, the heat transfers between the lubricant and the solids in contact are modified. In contact subjected to high skew, a local increase (dimple) of the film thickness may occur. Important skew may also lead to starvation conditions. Many experimental campaigns, coupled with an intensive use of the numerical model, allowed to understand the physical phenomena involved as well as to predict the efficiency, in terms of power losses, of the spinning contacts.