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Rayure d’une surface de polymère nue et revêtue

[ vendredi 05-06-2009 12:00 | français ]Rayure d’une surface de polymère nue et revêtue Christian GAUTHIER Institut Charles Sadron, CNRS-UPR 22, Strasbourg
Résumé :
Les surfaces de polymères solides sont fragiles à la rayure et la prédiction du comportement pour une propriété d’usage aussi « simple » que la résistance à la rayure est encore limitée à une réponse semi-qualitative. Une des difficultés de l’analyse vient du fait qu’un modèle de contact est nécessaire pour analyser les résultats expérimentaux, pour estimer le rayon de contact et donc la pression de contact.

Nous avons développé la possibilité d’observer in-situ l’aire de contact entre la pointe rigide et la surface d’un matériau transparent [1]. La transition de comportement entre rayure plastique et glissement élastique a pu être analysée, et nous avons montré que les déformations observées pour différentes températures et vitesses sont corrélées au rapport c yield p s/ (pression de contact sur contrainte seuil d’écoulement plastique) [2]. Cette analyse de la réponse contrainte normée-déformation dans le contact en gérant la dépendance à la vitesse et à la température permet d’expliquer les déformations plastiques rencontrées pour les polymères massifs.

Des endommagements par fissuration ou craqualage sont observés pour les polymères massifs comme pour les polymères revêtus. Il est communément admis que la fissuration apparaît sur le bord arrière du contact, en oubliant que cette analyse repose sur l’étude du champ des contraintes dans un contact élastique frottant [3,4]. L’apparition des fissurations a été étudiée expérimentalement pour des contacts présentant des déformations plastiques et les premières analyses permettent d’expliquer pourquoi ces endommagements peuvent apparaître sous le contact [5,6]. L’analyse de l’écaillage vernis / substrat sera également abordée [7,8].

[1] C. GAUTHIER, R. SCHIRRER, Journal of Materials Science 35, 9 (2000), 2121
[2] I. DEMIRCI, C. GAUTHIER, R. SCHIRRER, Thin Solid Films Vol. 479, (2005), 207-215
[3] G.M. HAMILTON and L.E. GOODMAN, Journal of applied mechanics, 33, (1966), 371
[4] T.C. O’SULLIVAN and R.B. KING, Journal of Tribology, 110, (1988), 235
[5] I. DEMIRCI, C. GAUTHIER, C. FOND, R. SCHIRRER, Actes des Journées Internationales Francophones de Tribologie JIFT 2004, Presses Polytechniques Universitaires et Romandes (2006) pp 231-241, ISBN 978-2-88074-670-6
[6] M.C BAIETTO DUBOURG, J. RANNOU, A. GRAVOUIL, H. PELLETIER, C. GAUTHIER, R. SCHIRRER, “3D crack network during the scratching of a polymer: comparison between experimental results and localized multigrid X-FEM” 12th International Conference on Fracture ICF 2009, July 12-17, 2009 Ottawa
[7] V. Le HOUÉROU, C. GAUTHIER, R. SCHIRRER, Journal of Materials Science 2008, 43 (17), pp. 5747-5754
[8] V. Le HOUEROU, C. ROBERT, C. GAUTHIER, R. SCHIRRER, Wear 2008 265 (3-4), pp. 507-515