Le but du travail de cette thèse est d'optimiser le procédé de mise en forme par tréfilage en utilisant une approche expérimentale, une modélisation analytique et une simulation numérique par éléments finis. Cette étude consiste à analyser les mécanismes de déformation et d'endommagement, mis en jeu par ce processus, qui constitue un problème multi physique complexe. Cette complexité se traduit par l'influence de nombreux paramètres intrinsèques et extrinsèques sur les propriétés de tréfilabilité des matériaux. Une analyse paramétrique du procédé de tréfilage a montré que différents paramètres ainsi que leurs interactions mutuelles, ont des effets significatifs sur la contrainte de tréfilage durant le processus de déformation plastique, en prenant en compte la géométrie de l'outil et le taux d'écrouissage. Les effets de la température dans la filière et de la vitesse de déformation sur le coefficient de frottement, à l'interface fil-filière, ont été pris en considération dans les formulations analytiques. La simulation numérique du tréfilage d'un fil en cuivre a été réalisée en se basant sur une modélisation utilisant une loi de comportement élastoviscoplastique du matériau, validée par des résultats expérimentaux. Les problèmes de contact, les effets thermomécaniques ont été pris en compte dans cette phase de calculs. Un modèle d'endommagement découplé, basé sur un critère énergétique, est utilisé pour prédire la localisation et la forme des défauts dans les fils soumis à des conditions critiques de tréfilage. Les résultats sont validés à partir des données expérimentales et des observations microscopiques de! l'endommagement dans la partie centrale du fil et de l'usure des filières. / The aim of this thesis work is to optimize the process of forming by wiredrawing, using an experimental approach, an analytical modeling and a numerical simulation by finite elements. This study is to analyze the mechanisms of deformation and damage, being involved in this process, which is a multi complex physical problem. This complexity is reflected by the influence of many intrinsic and extrinsic parameters on the properties of materials drawability. A parametric analysis of the drawing process has shown that different parameters and their mutual interactions have significant effects on the drawing stress during the plastic deformation process, taking into account the tool geometry and the hardening of the drawn material. The effects of temperature in the die and the strain rate on the coefficient of friction at the interface wire-die have been taken into account in the analytical formulations. The numerical simulation of a copper wiredrawing was done based on modeling using a behavior law for material taking account the hardening and the strain rate dependence, and validated by experimental results. Contact problems, the thermo mechanical effects were taken into account in these calculations. A coupled damage model based on an energy criterion is used to predict the location and the shape of defects in a wire deformed by critical conditions of drawing. The results have validated using experimental data and microscopie observations of damage in the central part of the wire and the die wear.

L'usure par frottement est un phénomène destructif qui peut accélérer l'initiation des fissures dans des composantes vibrantes et provoquer une rupture catastrophique. Compte tenu des conditions de chargement, des propriétés du matériau et du milieu environnant, le frottement peut provoquer de l'usure en combinant quatre mécanismes classiques (oxydation, adhésion, fatigue en surface et abrasion). Cette étude porte sur la tenue à l'usure de WC-Co-Cr et Ni-Cr déposé par HVOF sur un substrat d'acier SAE 1045. Les essais ont été conduits sous conditions de lubrification sèche, avec différents chargements cycliques et à amplitude variable. Les revêtements ont été étudiés par MEB, EDS, profilométrie optique 3D. Différents mécanismes d'usure ont été observés en fonction du temps, du chargement et de son amplitude. A long terme, il résulte que l'usure adhésive et par délamination représentent les mécanismes prédominants pour la couche déposée. L'augmentation de la résistance à l'usure induite sur la structure est attribuée à la présence dans la couche déposée des carbures dispersées de Ni et de Cr ou encore à la présence des borures dans la matrice de Ni-Cr. D'autre part, nous avons remarqué que le mécanisme d'usure dépend de la magnitude du chargement appliqué. L'étude numérique du profil de l'empreinte obtenue en profondeur permet d'estimer le volume d'usure. On observe ainsi une bonne corrélation entre les valeurs expérimentales et celles obtenues par profilométrie 3D. Il a été déterminé que, pour une amplitude d'usure constante, le volume d'usure augmente en fonction de la charge appliquée sous des conditions de chargement constante. / Fretting wear is a destructive phenomenon that can accelerate crack initiation in vibrating components, leading to premature catastrophic failures. Depending on loading conditions, material properties and environment, fretting can cause fretting wear, which combines all four basic wear mechanisms (oxidative, adhesive, surface fatigue and abrasive). The present study investigates the fretting wear performance of a WC-Co-Cr and Ni-Cr alloy, deposited by HVOF onto a SAE 1045 steel. Tests were conducted under unlubricated dry conditions, at different applied normal loads, cycles and amplitudes. The coatings were studied by means of SEM, EDS and 3D perfilometry. Different wear mechanisms were observed, depending on time, load and amplitude. ln a long term, the adhesive wear and delamination wear were the predominant wear mechanisms for the coating. The increase in the fretting wear resistance provided by the coating Ni-Cr has been attributed to the presence of a large amount of dispersed Ni and Cr carbide and/or borides in the NiCo matrix. Examination of the fretted surfaces by SEM indicates that the uncoated substrate undergoes an abrasive wear mechanism. On the contrary, it has been observed that the wear mechanism of the coating-substrate system depends on the magnitude of the applied load. The numerical integration of the wear scar depth profile curves employed in the present work allows an estimation of the wear volume which is in good agreement with that determined experimentally by means of 3D profilometry. It has been determined that, at a constant wear amplitude the wear volume increases with the applied normal load and that at under constant load conditions.

Thèse doctorat : Génie Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 147-152.

Thèse de doctorat : Mécanique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 108 références.

Thèse doctorat : Mécanique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2007. / 108 références.

Thèse doctorat : Mécanique. Génie Mécanique. Génie Civil : Villeurbanne, INSA : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 186-195.

Pas de résumé / Friction is scientifically interesting and technologically important. We can characterize friction well, but even the friction force between macroscopic surfaces of known chemistry and topography under known loading conditions cannot yet be predicted from the bottom up. A major obstacle to predicting frictional properties is to link the macroscopic observations to the behavior of the myriad microscopic connections that make up the interaction.The onset of frictional sliding occurs through the breaking of the contacts that were keeping the interface stuck. Recent experiments performed with high spatial and temporal resolution show that rupture nucleates at weak or highly stressed points and propagates outwards from there. Understanding how the rupture travels is an important step towards understanding friction. This thesis presents simulations and theory aimed at improving our understanding of this onset of sliding in dry friction systems. The principal model combines 2D elasticity with an asperity level description of the interface and reproduces and explains many of the experimental results. Analytical calculations provide additional insights.

Les systèmes industriels de transport de poudre sont, en général, des systèmes mécaniques bruyants, énergivores, mais surtout coûteux en maintenance. L’objectif de cette thèse consiste à investiguer des solutions alternatives exploitant des vibrations ultrasonores, moins contraignantes pour la structure et ses jonctions. Dans une première partie, une méthode de transport, baptisée « frottement contrôlé », exploite un actionnement piézo-électrique afin de moduler le coefficient de frottement équivalent entre la poudre et son guide de transport en mouvement. La mise en œuvre expérimentale de cette méthode démontre son potentiel et vient également corroborer une proposition de modèle analytique simplifié pour ce mode de transport. Dans une seconde partie, des solutions exploitant uniquement des vibrations ultrasonores sont étudiées. Ces solutions se basent sur la génération et le contrôle d’une onde progressive acoustique dans un élément de type poutre ou tube. Des modèles analytiques et éléments finis de ces différentes solutions de transport sont exploitées afin de mieux appréhender les phénomènes physiques influençant le transport, mais aussi afin d’optimiser le dimensionnement de la structure en minimisant le taux d’onde stationnaire. En se basant sur les considérations et préconisations précédentes, des bancs de tests spécifiques à chacune des solutions envisagées sont développés. Les différentes campagnes d’essais réalisées permettent finalement de mener une analyse comparative de la qualité des solutions de transport de poudre par onde ultrasonique. / Industrial powder transportation systems use conveyor belts or vibratory conveyors which are often noisy mechanical systems, requiring a massive energy consumption and costly maintenance due to their moving parts. The objective of this thesis is to investigate alternative solutions using ultrasonic vibrations, less restrictive for the structure and its junctions. In the first part, a method of transportation, called "friction control," operates a piezoelectric actuator to modulate the equivalent friction coefficient between the powder and the guide in movement. The experimental implementation of this method shows its potential. We propose also a simplified analytical model for this mode of transport. In the second part, only solutions using ultrasonic vibrations are studied. These solutions are based on the generation and control of an acoustic wave into a beam-like member or tube. Analytical and finite element models of the different transport solutions are used to better understand the physical phenomena affecting transport, but also to optimize the design of the structure by minimizing the standing wave ratio. Based on the above considerations, multiple specific tests bench for each of the proposed solutions are developed. Finally, the various tests carried out, allow to conduct a comparative analysis of the quality of the powder transport solutions by ultrasonic wave.

Ce travail de thèse vise à mieux comprendre comment l’adhérence des chaussées varie en présence d’un film d’eau très mince (épaisseur inférieure à 1 mm) à la surface de la chaussée. Cet état de mouillage peut engendrer le phénomène de viscoplanage qui est à l’origine d’accidents en cas de pluie légère ou juste après un épisode pluvieux. La finalité de la thèse est de proposer des critères permettant de définir les conditions d’apparition du viscoplanage. Des essais en laboratoire ont été réalisés sur différents types d’échantillons : des enrobés bitumineux mais aussi des mosaïques de graviers roulés et sablés qui permettent l’étude de l’influence de la microtexture, paramètre essentiel pour l’évacuation des films d’eau minces. Des essais sur route réelle (piste) ont également été effectués pour valider la représentativité des essais en laboratoire. Des protocoles d’essais spécifiques ont été développés pour suivre l’évolution du coefficient de frottement de l’état de chaussée sec jusqu’au mouillage complet de la surface. La courbe représentant la variation du coefficient de frottement avec la hauteur d’eau est similaire à la courbe de Stribeck qui met en évidence trois régimes de lubrification : limite, mixte et hydrodynamique. L’influence de divers paramètres (vitesse, microtexture, macrotexture) sur cette variation est étudiée. Une hauteur d’eau dite ń critique ż, transition entre le régime de lubrification limite (valeur du coefficient de frottement proche de la valeur sur surface sèche) et le régime de lubrification mixte (chute brutale du coefficient de frottement), est définie. La relation entre la hauteur d’eau critique, la microtexture et la vitesse est analysée. L’influence relative des paramètres de contact est quantifiée. Un modèle physique est développé. Il comporte trois contributions (déformation de la gomme, adhésion et effets hydrodynamiques) et prend en compte les conditions de contact (charge verticale, vitesse). Ce modèle est appliqué à des profils de texture mesuré avec un capteur laser à très haute résolution. Une méthode d’analyse de profils est développée pour déterminer des indenteurs, aspérités sur lesquelles les calculs de déformation et d’adhésion sont appliqués. La comparaison entre le modèle et les essais est satisfaisante, justifiant les hypothèses du modèle. Celui- ci a notamment permis de souligner l’importance du film d’eau présent au sommet des aspérités d’une chaussée. Un modèle de la littérature a été utilisé, comme première tentative, pour estimer l’épaisseur de ce film. Des applications des résultats de la thèse sont citées : elles contribuent à une meilleure compréhension de la présence de films d’eau très minces sur l’adhérence mais également à la détermination des critères d’établissement du viscoplanage.

Thèse doctorat : Génie Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 105-111.