Adhésion, délamination et compaction de plaques minces

par Jérémy Hure

Thèse de doctorat en Matière condensée et interfaces

Sous la direction de Benoît Roman et de José Bico.

Soutenue en 2012

à Paris 7 .

mots clés

• Plaques (ingénierie)
• Adhésion (physique)
• Déformations (mécanique)
• Capillarité
• Flambage (mécanique)

Résumé

Nous avons étudié dans cette thèse des exemples de grandes déflexions de plaques minces soumises à diverses sollicitations (gravité, capillarité, géométrique), allant en termes d'échelle de cloques de délamination de graphène à l'emboutissage, en utilisant des expériences modèles macroscopiques et une analyse par des modèles analytiques ou en lois d'échelle. Le fil conducteur qui relie ces différents exemples est l'effet du changement de courbure de Gauss et ses conséquences mécaniques sur les déformations des plaques minces. Dans une première partie, nous avons rappelé la modélisation et les caractéristiques des plaques minces que nous avons illustrées au moyen de deux problèmes modèles. Nous nous sommes intéressés aux cloques de délamination qui apparaissent lorsqu'une plaque mince adhère partiellement sur un substrat plan adhésif. Nous avons montré quelles informations peuvent être déduites de ces cloques pour faire de la métrologie. Nous avons décrit ensuite les principales caractéristiques du contact entre une plaque mince et une sphère adhésive, à savoir la taille de la zone de contact et l'aspect général du motif. Enfin, nous avons étudié la compaction d'une plaque mince entre deux calottes sphériques, qui conduit à l'apparition de plis radiaux dont nous avons expliqué les caractéristiques et modélisé la réponse mécanique.

Titre traduit

Adhesion, delamination and stamping of thin plates

Résumé

We have studied in this thesis examples of large deflections of thin plates subjected to various constraints (gravity, capillarity, geometric), ranging in scale from delamination blisters of graphene to stamping process, using macroscopic model experiments described using analytical models or scaling laws. The common thread linking these examples is the effect of change of Gaussian curvature and its effects on the mechanical deformations of thin plates. In the first part, we recalled the modeling and characteristics of thin plates which we have illustrated using two model problems. We were interested to delamination blisters that appear when a thin plate adheres partially on a planar adhesive substrate. We have shown what information can be deduced from these blisters, leading to a metrology technique. We have then described the main features of the contact between a thin plate and an adhesive sphere, namely the size of the contact zone and the general pattern morphology. Finally, we have studied the stamping of a thin plate between two spherical caps, which leads to a pattern of radial folds.