Étude dynamique, théorique et expérimentale des essais de frottement pion-disque

par Achour Limouni

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques pour l'ingénieur

Sous la direction de Marc Bonis.

Soutenue en 1998

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Tribologie (technologie)
• Frottement
• Usure (mécanique)
• Vibrations
• Traitement du signal
• Élasticité
• Spectroscopie
• Microscopie électronique à balayage
• Déformations (mécanique)
• Éléments finis, Méthode des
• Analyse modale (ingénierie)
• Simulation par ordinateur

Résumé

Les essais de frottement ont été effectués sur un tribomètre pion sur disque. Pour obtenir une variation importante du module d'Young, une variété importante de matériaux a été testée plusieurs moyens ont été utilisés pour analyser les surfaces en frottement : le profilomètre laser, le microscope interférométrique, la caméra vidéo et le microscope électronique à balayage. Une analyse modale de la machine de frottement a permis de valider les approches théoriques par éléments finis et par paramètres discrets. Pendant l'essai de frottement, les vibrations ont été prélevées à l'aide d'un capteur d'effort tridirectionnel et deux capteurs d'accélération. L'analyse spectrale des signaux des efforts et des accélérations montre que le frotteur vibre à la même fréquence dans les directions normale et tangentielle. L'alourdissement du support du frotteur conduit à un changement du régime vibratoire et produit un accroissement de l'usure et du coefficient de frottement. Une évaluation du module d'élasticité produit une hausse de la fréquence de la vibration et une élévation du coefficient de frottement. Pour un frotteur hémisphérique l'augmentation du rayon du frotteur conduit à une hausse de la fréquence et à une élévation du coefficient de frottement et de l'usure du frotteur. La vibration est produite par la présence des particules d'usure à l'interface. La définition de la particule conduit au mouvement du frotteur, et provoque des empreintes sur la surface du disque. Le modèle analytique a permis de valider les résultats de mesure de mettre en évidence les harmoniques induites par le frottement.

Titre traduit

Theoritical and experimental dynamic study of pin-disk friction tests

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