Cette thèse porte sur la quantification de l’énergie dissipée ainsi que l’amortissement induit par les micro-glissements dans les interfaces constituant les assemblages mécaniques en présence du défaut géométrique. Le mémoire est composé de quatre chapitres traitant la problématique tant du point de vue analytique qu’expérimental. Un modèle rhéologique de contact basé sur les hypothèses de Greenwood et Williamson est développé afin de prendre en compte les défauts géométriques à l’interface du contact. L’énergie dissipée ainsi que l’amortissement induit par les micro-glissements entre deux surfaces rugueuses soumises à un effort normal constant et un déplacement tangentiel allant du glissement partiel jusqu’au glissement total sont déterminés. Afin de valider et discuter le modèle développé on a considéré un montage expérimental composé d’un tribomètre installé sur la machine MTS 830. Afin de révéler le phénomène de dissipation d’énergie entre deux surfaces nominalement planes soumises à un effort normal statique et une rotation alternée, un second banc d’essai est dimensionné et réalisé. Le montage est constitué de deux poutres assemblées par un boulon et excitées par un pot vibrant. Le modèle rhéologique de contact développé dans le premier partie est étudiée dans le cas où les deux surfaces en contact soumises à une charge normal statique et une rotation alternée dynamique. / This thesis focuses on the quantification of energy dissipation and damping induced by microslipping in interfaces constituent assemblies in the presence of geometric defect. The thesis contains four chapters examining this problem from both analytical and experimental viewpoints. A rheological contact model based on the assumptions of Greenwood and Williamson is developed to take into account the geometrical defects at the interface of contact. The energy dissipated and damping induced by micro-slipping between two rough surfaces subjected to a constant normal force and tangential displacement ranging from partial slip to total slip are determined. To validate and discussed the developed model we considered an experimental setup consisting of a tribometer installed on the MTS 830 machine. To reveal the phenomenon of energy dissipation between two nominally flat surfaces subjected to a static axial force and an alternating rotation, a second test bench is designed andrealized. The experimental setup consists of two beams assembled by bolt and excited by a shaker. The rheological contact model developed in the first part is studied in the case where the two contact surfaces subjected to a normal static and dynamic load alternating rotation.

Lors du fonctionnement d'un turboréacteur, la rotation de l'axe du moteur induit une force centrifuge qui plaque les aubes contre les alvéoles du disque, le long de surfaces appelées « portées ». Au cours de la vie du moteur, des micro-glissements (« fretting ») sont générés au niveau des portées. Ce travail de thèse s'intéresse aux endommagements de type oligocyclique des portées aube/ disque du compresseur Haute Pression (HP) d'un turboréacteur civil. Afin de réduire le frottement et de protéger les pièces, les portées des aubes sont revêtues d'un dépôt épais de CuNiln sur lequel est appliqué un lubrifiant solide. Le système est soumis à des pressions fortes (600MPa) et à des températures élevées (500°C). Des expertises sur pièces ont permis d'identifier des usures importantes et des phénomènes de transfert. Pour simuler expérimentalement le contact, un moyen d'essai de fretting usure en température a été développé dans le cadre de cette thèse. A partir d'une géométrie de contact échelle 1 simplifiée, choisie pour représenter les champs de chargement moteur, le domaine des sollicitations a été balayé et les comportements tribologiques identifiés et caractérisés. L'étude tribologique a permis de mettre en évidence l'influence forte de la force normale sur les mécanismes d'endommagements, dont les scénarios de mise en place ont pu être explicités pour les deux domaines majeurs de sollicitations. Dans un deuxième temps, les endommagements ont été étudiés d'un point de vue physicochimique et le rôle tribochimique joué par les éléments environnementaux (0, N ... ) a été mis en évidence. Pour finir, la comparaison directe des mécanismes identifiés sur banc expérimental et sur le système industriel a permis d'aborder, d'un point de vue critique, l'importance des paramètres choisis pour les équivalences expérience / système industriel ; et de la dynamique de chargement pour garantir la représentativité d'un essai à l'échelle laboratoire. / In the blade/ disk contact of aero-engines, movements induced by the engine regime changes may lead to critical wear. In order to limit friction and protect components, motorists usually use a thick and soft CuNiin layer (150 !-lm) covered with a lubricant. This system is subjected to high contact pressure (upto 600 MPa) and high temperatures (up to 500 °C). In service observations of engine parts revealed significant wear and transfer phenomena. An experimental layout was designed to perform fretting wear tests in temperature on a punch/plane contact, representative of engine solicitation. Based on the tribological study performed, specified gradation mechanisms were identified and the evidence of a pressure threshold was demonstrated. Physicochemical analyses performed confirmed the role played by environment (0, N ... ) in fretting wear mechanisms and suggest that the tribochemical effects should be considered in the fretting wear models. Direct comparisons between degradation mechanisms identified on the experimental system, and on industrial parts, allow a critical review of parameters chosen to simulate the contact. Finally, the impact of loading dynamics was investigated in order to improve tests representativity at la bora tory scale.

Lors du fonctionnement d'un turboréacteur, la rotation de l'axe du moteur induit une force centrifuge qui plaque les aubes contre les alvéoles du disque, le long de surfaces appelées " portées ". Au cours de la vie du moteur, des micro-glissements (" fretting ") sont générés au niveau des portées. Ce travail de thèse s'intéresse aux endommagements de type oligocyclique des portées aube/ disque du compresseur Haute Pression (HP) d'un turboréacteur civil. Afin de réduire le frottement et de protéger les pièces, les portées des aubes sont revêtues d'un dépôt épais de CuNiln sur lequel est appliqué un lubrifiant solide. Le système est soumis à des pressions fortes (600MPa) et à des températures élevées (500°C). Des expertises sur pièces ont permis d'identifier des usures importantes et des phénomènes de transfert. Pour simuler expérimentalement le contact, un moyen d'essai de fretting usure en température a été développé dans le cadre de cette thèse. A partir d'une géométrie de contact échelle 1 simplifiée, choisie pour représenter les champs de chargement moteur, le domaine des sollicitations a été balayé et les comportements tribologiques identifiés et caractérisés. L'étude tribologique a permis de mettre en évidence l'influence forte de la force normale sur les mécanismes d'endommagements, dont les scénarios de mise en place ont pu être explicités pour les deux domaines majeurs de sollicitations. Dans un deuxième temps, les endommagements ont été étudiés d'un point de vue physicochimique et le rôle tribochimique joué par les éléments environnementaux (0, N ... ) a été mis en évidence. Pour finir, la comparaison directe des mécanismes identifiés sur banc expérimental et sur le système industriel a permis d'aborder, d'un point de vue critique, l'importance des paramètres choisis pour les équivalences expérience / système industriel ; et de la dynamique de chargement pour garantir la représentativité d'un essai à l'échelle laboratoire.

Cette thèse a pour objet d'étudier la rhéologie des mousses 2D. Des mousses monodisperses sont soumises à une déformation cyclique localisée en régime quasistatique. Un dispositif expérimental sollicite la mousse par gonflage et dégonflage d'une bulle centrale (BC) et suit l'évolution de la pression de la BC au cours du temps. Au gonflage, les expériences ont montré que BC choisit une direction d'ouverture privilégiée. L'analyse de sa forme montre un régime isotrope où la bulle est ronde puis un régime anisotrope où la bulle est de forme pointue de direction aléatoire. Les expériences ont montré que, durant les deux premiers cycles, des changements topologiques (T1) se produisent partout dans la mousse. Après ce régime transitoire, les T1 se produisent uniquement à proximité de la BC de façon ordonnée et réversible. Dans ce régime, après chaque cycle, l'énergie de la mousse est identique. Donc toute l'énergie injectée est dissipée par les T1. Le calcul de l'énergie injectée a permis d'en déduire l'énergie moyenne dissipée par un T1. Enfin, une analyse plus fine montre que le T1 a un effet sur les autres bulles de la mousse. Pour cela nous avons calculé, lors d'un T1, les fluctuations de pression des bulles par le logiciel Surface Evolver ainsi que leurs déplacements. L'analyse montre une réponse quadripolaire de la mousse au T1. L'influence de la distance au T1 a montré une atténuation des sauts de pression. Cette atténuation se rapproche à la fois d'une loi de puissance ou d'une exponentielle, sans que l'on ait pu discriminer les deux comportements. Le meilleur ajustement exponentiel donne une longueur d'écrantage de 2 diamètres de bulles quelle que soit la taille de la mousse.

Avec l'expansion du marché des appareils électroniques portables, des capteurs embarqués et la diminution conjointe de leur consommation d'énergie, l'idée de convertir l'énergie vibratoire, disponible en grande quantité dans notre environnement quotidien, en énergie électrique suscite un intérêt croissant. Le but de ce travail de recherche est de proposer des éléments d'aide à la conception d'une microgénératrice de courant efficace par récupération d'énergie vibratoire. Le principal objectif visé est la minimisation des pertes d'énergie quelle que soit leur nature. En premier lieu, une étude de l'effet de l'air libre sur la dynamique de poutres encastrées-libres en quartz, en silicium et en niobate de lithium est réalisée par deux méthodes expérimentales en dynamique (excitation aléatoire et lâcher dynamique). Différents niveaux de pression de l'air qui entoure la structure vibrante sont appliqués entre le vide primaire et la pression atmosphérique. On réalise que l'énergie dissipée par l'effet de l'air est secondaire par rapport à celle dissipée par le phénomène de microglissement au sein de l'encastrement. L'effet amortissant de ce microglissement est confirmé par un modèle d'éléments finis utilisant une loi de Coulomb régularisée. Une étude similaire (caractérisation expérimentale entre le vide secondaire et la pression atmosphérique) est alors réalisée sur des structures collées par trois procédés différents : avec une couche de SU8 de 5 µm, de 1 µm et avec de l'or compressé. L'ensemble de ces expériences a permis de fixer l'architecture du microconvertisseur et de déterminer l'assemblage le plus favorable à cette application. Le transfert d'énergie vibratoire à partir d'excitation par chocs est ensuite étudié en détail, par voie analytique et expérimentale. Enfin, une modélisation complète de la microgénératrice est proposée, permettant l'estimation de la puissance générée sous l'effet d'une contrainte mécanique de forme, d'amplitude et de fréquence données.