Mécanique des contacts et frottement. De la nanotribologie à la dynamique des séismes
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Orienté vers l’application, cet ouvrage introduit le lien entre la mécanique des contacts et le frottement, et permet ainsi une compréhension plus approfondie de la tribologie.
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Rubrique :
Mécanique – Physique
ISBN :
9782383951063
Référence :
2106
Année de parution :
2024
Orienté vers l’application, cet ouvrage introduit le lien entre la mécanique des contacts et le frottement, et permet ainsi une compréhension plus approfondie de la tribologie. Il traite des phénomènes étroitement liés que sont le contact, l’adhérence, les forces capillaires, le frottement, la lubrification et l’usure. L’auteur y analyse (1) les méthodes d’estimation approximative des grandeurs tribologiques, (2) les méthodes de calcul analytique avec l’ampleur minimale requise et (3) le passage aux méthodes de simulation numérique. Il offre ainsi une vision globale et homogène des processus tribologiques à différentes échelles, de la nanotribologie à la sismologie. Sans oublier certains aspects de la dynamique des systèmes tribologiques, tels que les grincements et les moyens de les combattre, et d’autres types d’instabilité et de formation de motifs.
De surcroît, chaque chapitre est illustré de problèmes corrigés, permettant ainsi d’approfondir et de mettre en pratique la matière traitée.
En supplément à la troisième édition : une présentation plus détaillée de la lubrification élastohydrodynamique, un chapitre élargi et actualisé sur les méthodes de simulation numérique en mécanique des contacts, l’extension du chapitre sur l’usure par la discussion et le calcul du fretting, ainsi que de nombreux nouveaux problèmes et études de cas, qui contribuent à faire de cet ouvrage un manuel de référence, s’adressant aussi bien aux ingénieurs spécialisés dans le domaine de la tribologie qu’aux étudiants de deuxième cycle en ingénierie ou en sciences naturelles.
| Référence : | 2106 |
| Nombre de pages : | 404 |
| Format : | 16x24 cm |
| Reliure : | Broché |
| Rôle | |
|---|---|
| Popov Valentin L. | Auteur |
1 Introduction
1.1 Phénomènes de contact et de frottement – leur application
1.2 Histoire de la mécanique des contacts et de la physique du frottement
1.3 Structure de l’ouvrage
2 Traitement qualitatif du problème de contact – contact normal sans adhésion
2.1 Propriétés des matériaux
2.2 Problèmes de contact simples
2.3 Méthode d'estimation qualitative pour contacts avec un milieu continu élastique tridimensionnel
Problèmes
3 Traitement qualitatif d'un contact adhésif
3.1 Contexte physique
3.2 Calcul de la force d'adhésion entre des surfaces courbées
3.3 Estimation qualitative de la force d'adhésion entre des corps élastiques
3.4 Influence de la rugosité sur l'adhésion
3.5 Ruban adhésif
3.6 Informations complémentaires sur les forces de van der Waals et les énergies de surface
Problèmes
4 Forces capillaires
4.1 Tension superficielle et angle de contact
4.2 Hystérésis de l'angle de contact
4.3 Pression et rayon de courbure de la surface
4.4 Ponts capillaires
4.5 Force capillaire entre un plan rigide et une sphère rigide
4.6 Liquides sur surfaces rugueuses
4.7 Forces capillaires et tribologie
Problèmes
5 Traitement rigoureux des problèmes de contact – contact de Hertz
5.1 Déformation d'un demi-espace élastique sous l'effet de forces de surface
5.2 Théorie du contact de Hertz
5.3 Contact entre deux corps élastiques avec des surfaces courbes
5.4 Contact entre un indenteur rigide de forme conique et un demi-espace élastique
5.5 Contraintes internes lors d'un contact de Hertz
5.6 Méthode de réduction de la dimensionnalité (MDR)
Problèmes
6 Traitement rigoureux des problèmes de contact – contact adhésif
6.1 Théorie JKR
6.2 Contact adhésif de corps à symétrie axiale
Problèmes
7 Contact entre surfaces rugueuses
7.1 Modèle de Greenwood et Williamson
7.2 Déformation plastique des aspérités
7.3 Contacts électriques
7.4 Contacts thermiques
7.5 Raideur mécanique des contacts
7.6 Joints d'étanchéité
7.7 Rugosité et adhésion
Problèmes
8 Problème du contact tangentiel
8.1 Déformation d'un demi-espace élastique sous l'effet de forces tangentielles
8.2 Déformation d'un demi-espace élastique sous l'effet d’une répartition des contraintes tangentielles
8.3 Problème du contact tangentiel sans glissement
8.4 Problème du contact tangentiel avec prise en compte du glissement
8.5 Absence de glissement pour une empreinte cylindrique rigide
8.6 Contact tangentiel de corps à symétrie axiale
Problèmes
9 Contact roulant
9.1 Discussion qualitative des processus dans un contact roulant
9.2 Répartition des contraintes dans un contact roulant stationnaire
Problèmes
10 La loi de Coulomb sur le frottement
10.1 Introduction
10.2 Frottement statique et cinétique
10.3 Angle de frottement
10.4 Dépendance du coefficient de frottement du temps de contact
10.5 Dépendance du coefficient de frottement de la force normale
10.6 Dépendance du coefficient de frottement de la vitesse de glissement
10.7 Dépendance du coefficient de frottement de la rugosité de surface
10.8 Conceptions de Coulomb sur l'origine de la loi du frottement
10.9 Théorie de Bowden et Tabor
10.10 Dépendance du coefficient de frottement de la température
Problèmes
11 Le modèle Prandtl-Tomlinson pour le frottement sec
11.1 Introduction
11.2 Caractéristiques de base du modèle Prandtl-Tomlinson
11.3 Instabilité élastique
11.4 Superlubricité
11.5 Nanomachines: Concepts de micro- et nano-actionneurs
Problèmes
12 Vibrations excitées par frottement
12.1 Instabilité due au frottement en cas de dépendance décroissante de la force de frottement par rapport à la vitesse
12.2 Instabilité dans un système ayant une élasticité répartie
12.3 Amortissement critique et suppression optimale des grincements
12.4 Suppression active des grincements
12.5 Aspects de résistance lors du grincement
12.6 Dépendance des critères de stabilité de la raideur du système
12.7 Sprag-slip
Problèmes
13 Effets thermiques dans les contacts
13.1 Introduction
13.2 Températures éclair dans les microcontacts
13.3 Instabilité thermomécanique
Problèmes
14 Systèmes lubrifiés
14.1 Écoulement entre deux plaques parallèles
14.2 Lubrification hydrodynamique
14.3 « Adhésion visqueuse »
14.4 Rhéologie des lubrifiants
14.5 Lubrification de couche limite
14.6 Elastohydrodynamique
14.7 Lubrifiants solides
Problèmes
15 Propriétés viscoélastiques des élastomères
15.1 Introduction
15.2 Relaxation de contrainte dans les élastomères
15.3 Module de cisaillement complexe dépendant de la fréquence
15.4 Propriétés du module complexe
15.5 Dissipation d'énergie dans un matériau viscoélastique
15.6 Mesure de modules complexes
15.7 Modèles rhéologiques
15.8 Un modèle rhéologique simple pour le caoutchouc (« modèle standard »)
15.9 Influence de la température sur les propriétés rhéologiques
15.10 Courbes maîtresses
15.11 Séries de Prony
15.12 Application de la méthode de réduction de la dimensionnalité aux milieux viscoélastiques
Problèmes
16 Frottement et mécanique des contacts du caoutchouc
16.1 Frottement entre un élastomère et une surface rigide et rugueuse
16.2 Résistance au roulement
16.3 Contact adhésif avec élastomères
Problèmes
17 Usure
17.1 Introduction
17.2 Usure par abrasion
17.3 Usure par adhérence
17.4 Conditions pour un frottement à faible usure
17.5 Usure comme transport de matière hors de la zone de frottement
17.6 Usure des élastomères
Problèmes
18 Frottement sous l'effet des ultrasons
18.1 Influence des ultrasons sur le frottement d'un point de vue macroscopique
18.2 Influence des ultrasons sur le frottement d'un point de vue microscopique
18.3 Études expérimentales du frottement statique en fonction de l'amplitude des vibrations
18.4 Études expérimentales du frottement cinétique en fonction de l'amplitude des vibrations
Problèmes
19 Méthodes de simulation numérique dans la mécanique des contacts
19.1 Systèmes multicorps
19.2 Méthode des éléments finis
19.3 Méthode des éléments finis de frontière
19.4 Méthode des éléments finis de frontière : contact tangentiel
19.5 Méthode des éléments finis de frontière : contact adhésif
19.6 Méthodes des particules
19.7 Méthode de réduction de la dimensionnalité
20 Séismes et frottement
20.1 Introduction
20.2 Quantification des séismes
20.2.1 Loi de Gutenberg-Richter
20.3 Lois de frottement pour les roches
20.4 Stabilité pendant le glissement avec un frottement dépendant de la vitesse et de l'état
20.5 Nucléation de séismes et glissement postérieur
20.6 Foreshocks et aftershocks
20.7 Mécanique des milieux continus de types granulaires et structure des failles
20.8 La prévision des séismes est-elle possible ?
Problèmes
Annexe
Annexe A – Déplacement normal sous l'effet de répartitions sélectionnées
de la pression
Annexe B – Contact normal de profils à symétrie axiale
Annexe C – Contact adhésif de profils à symétrie axiale
Annexe D – Contact tangentiel de profils à symétrie axiale
Littérature complémentaire
Crédits photo et illustration
Index
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