Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie mécanique, productique, transport : Poitiers : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 99 réf.

Cette thèse étudie de nouvelles approches pour contrôler le coefficient de frottement dans les contacts en lubrification elastohydrodynamique (EHL) grâce à l'utilisation de surfaces texturées. Par l'expérimentation et la simulation numérique, les phénomènes gouvernants le frottement en EHL sont tout d'abord identifiés, puis l'effet de différentes surfaces texturées (cavités, rainures, ripples) sur le coefficient de frottement est mis en évidence. Les résultats indiquent que le coefficient de frottement peut être contrôlé par l'ajustement adéquat de la géométrie des textures. / This thesis focuses on finding new ways to control the friction coefficient in elastohydrodynamically lubricated (EHL) contacts through the use of surface textures. Experiments and numerical simulations are employed to first identify the governing phenomena responsible for friction in EHL and then to assess the effect of different surface textures (dimples, grooves and ripples) on the friction coefficient. The findings indicate that the coefficient can be controlled by carefully adjusting the texture geometry.

L’usage des écrans tactiles est devenu omniprésent ces dernières années. Ces appareils prennent une place de plus en plus importante dans notre de vie de tous les jours, on les retrouve dans nos maisons, bureaux et même dans nos poches. L’abondance de ces nouvelles interfaces a soulevé l’intérêt pour les technologies permettant une stimulation tactile, et mis en perspective le manque de ce type d’interfaces dans les nouvelles générations d’appareils mobiles avec écrans tactiles. Aujourd’hui, les appareils possédant ce type d’écran se contentent de fournir un retour sensoriel sous la forme de simples vibrations, qui n’ont pas pour objectif de recréer les sensations du toucher de surfaces. La recherche de nouvelles interfaces tactiles, plus performantes, et assurant une restitution plus proche d’une sensation naturelle est donc en cours. Plusieurs solutions technologiques ont prouvé leur efficacité mais posent des problèmes d’industrialisation. Dans cette thèse, une de ces méthodes adaptées aux écrans tactiles, la lubrification ultrasonique, est présentée. Cette méthode de stimulation s’appuie sur la création d’une onde stationnaire ultrasonore au sein d’un résonateur en verre et est capable de faire varier en temps réel la sensation de frottement entre le doigt de l’utilisateur et la surface du résonateur. Grace à des mesures tribologiques, les paramètres influents tels l’amplitude vibratoire, la vitesse d’exploration du doigt, la fréquence de résonance du stimulateur sont mis en évidence. Cette analyse permet la proposition d’une première série de spécifications techniques pour la conception de dispositifs à retour tactile. L’étude est ensuite complétée par l’analyse des problèmes d’alimentation et de contrôle du système, avec en considération les questions d’intégration au sein de dispositifs portables et les problèmes d’industrialisation du processus de fabrication. Enfin, des études psychophysiques sont menées pour affiner du point de vue perceptuel le cahier des charges de conception d’un tel dispositif. / The last few years have seen the emergence of ubiquitous mobile devices and tactile interfaces. These devices take an ever-important place in our daily life, they are present in our home, office, cars and even pockets. The abundance of these novel interfaces raised the interest in touch based human-machine interactions and highlighted the problem of the lack of natural touch feedback in the existing generation of tactile displays. Today’s smartphones all possess basic haptic feedback thanks to low frequency vibrations. However, these vibrations are far from the natural touch sensation of a surface. The search for a better tactile feedback, closer to the natural human perception, is ongoing. Multiple solutions are being explored to deliver improved haptic feedback on existing mobile platforms such as smartphones or tablets. In this thesis, we investigate the tactile feedback thanks to ultrasonic lubrication, well adapted to touch screen. This technology uses the creation of a resonating standing wave in a substrate to modulate in real time the friction perceived by user moving his finger on the resonator surface; the principle is effective even on a flat glass surface. By a series of experimental friction measures, the influence of the relevant parameters such as the vibration amplitude, the exploratory speed, the resonance frequency is highlighted. This analysis is used to build advanced tactile interfaces, based on ultrasonic friction modulation. The control and the supply of the tactile interfaces are also investigated, considering the issues of integration and industrialization of the process. Finally, these new interfaces are used to explore advanced control methods, improving further the quality and reliability of the generated sensation. Psychophysical analysis is performed to fulfil the specifications of these devices on a perceptual point of view.

Du point de vue de la prévention du réchauffement global, il a été nécessaire d'améliorer le rendement des moteurs thermiques en agissant sur la nature des huiles de moteur. D'une part, le règlement sur l'utilisation du plomb dans les matériaux de paliers a été mis en place dans le but d'empêcher la pollution par les métaux lourds. Le développement de matériaux de paliers sans plomb fut donc nécessaire. Bien que l'efficacité d'abaisser la viscosité de l'huile soit très grande, trop peu de recherches ont été réalisées dans ce domaine en raison des incidences sur la lubrification des paliers de moteur. Un dispositif d'essais pour les paliers de moteurs automobiles a été développé afin d'évaluer l'efficacité en termes de frottement et la fiabilité des huiles de moteur. Les performances de composants de lubrifiants tels que les huiles de base, les modificateurs de frottement et les polymères ont été évaluées à l'aide de la machine d'essais développée sur divers paliers. En outre, l'effet du polymère a été analysé expérimentalement et numériquement en régime thermo-hydrodynamique, en collaboration avec l'université de Poitiers. Les résultats ont confirmé que l'efficacité en termes de frottement et la fiabilité de la lubrification des paliers dépendent du type de composants du lubrifiant et varient avec la nature des matériaux des paliers. Ainsi, il est montré que le choix judicieux des composants du lubrifiant, en considérant le type de matériaux de palier employés, améliore les performances des paliers.

Les émissions de polluants dans l’atmosphère représentent l’un des objectifs majeurs à l'heure actuelle. Dans le domaine automobile, la réduction des émissions de CO2 repose en partie sur l’amélioration du rendement moteur. Pour ce faire, ces travaux de thèse sur la texturation de surface à micro et nano échelle proposent de diminuer les pertes par frottements dans les moteurs thermiques alternatifs à combustion interne. Le poste moteur retenu dans cette thèse est le segment/piston/chemise car près de 40 % des pertes par frottement y sont générées. On s’intéresse à la texturation par LASER femtoseconde de cavités sur la surface du segment coup de feu. Le comportement tribologique de surfaces texturées est étudié en régime ElastoHydroDynamique (EHD) et Limite. En régime EHD, la capacité de formation d’un film lubrifiant et le contrôle du frottement en surface texturée indique un comportement tribologique dépendant du couplage entre les paramètres expérimentaux - cinématique des surfaces, pression de contact, taux de rétention en huile et temps de résidence des textures dans le contact et les paramètres géométriques - diamètre, profondeur, densité de textures. En régime Limite, l’influence des textures sur le comportement tribologique a permis de confirmer l’hypothèse sur le rôle de piégeage des débris par les cavités et de mettre en évidence des configurations de réseaux réduisant le coefficient de frottement pour des profondeurs faibles. / Nowadays pollutant emissions in the atmosphere are at stake. In the field of automotive industry, the reduction of CO2 emissions lies mostly on improving engine efficiency. This study about textured surface on micro- and nano-scale aims to diminish the friction losses in internal combustion engine.The main element is the piston ring pack because of the creation of 40 percent in friction losses. This analysis consists in LASER texturing with cavities on the surface of the first piston ring. The tribological behavior of textured surfaces is lead in Boundary and ElastoHydroDynamic (EHD) regime. In EHD regime the impact on load capacity of lubricant and frictional behavior in textured surface show linking between experimental parameters as surfaces cinematic, contact pressure, retention volume of oil, the dwelling time of cavities and the geometrical parameters as diameter, cavity depth and cavity density. In Boundary lubrication, the effect of cavities on tribological behavior has led to confirm the hypothesis of trapped debris in the cavities and to make in evidence swallow network of cavities reducing friction coefficient.

L'assemblage vissé est une solution largement utilisée dans la conception des systèmes mécaniques et l'essentiel des filetages intérieurs est obtenu par un procédé de taraudage. Le taraudage par déformation est une alternative au taraudage par coupe. La technique de taraudage par déformation permet la réalisation de filets par mise en forme de la matière sans copeau. Les caractéristiques des filets formés diffèrent donc de celles des filets obtenus par coupe. L'étude traite du procédé de taraudage par déformation appliqué aux aciers prétraités ainsi que des qualités des trous filets produits. La formation du filet est un point clé de l'étude du procédé. Il s'agit d'un écoulement plastique tridimensionnel. La mise en forme du filet s'accompagne d'un écrouissage de la matière qui a des conséquences sur l'usure des tarauds. Une analyse des champs de déplacement, de déformation et de contrainte est proposée. Les paramètres matériau taraudé, matériau d'outil et fluide modifient très sensiblement l'écoulement plastique. Les filets formés en tant que produit possèdent des qualités géométriques supérieures à celles des filets issus d'une opération de taraudage par coupe. D'autre part, la résistance mécanique en traction quasi-statique de filet formé dans un acier à bas carbone s'avère aussi plus élevé, du fait du renforcement de la matière par écrouissage.

On a déformé à diverses températures et vitesses avec un dispositif de mini-filage et par torsion (avec des sauts de vitesse) le Zy-4 (dans le haut domaine alpha) et le Zr-1Nb (dans le domaine alpha + beta). Une caractérisation de la fragmentation de la structure au cours de la déformation puis de la croissance de grain en post-dynamique à été faite. La principale différence entre les alliages étant que le Zr-1Nb ne présente pas ou peu de croissance de grain lors d'un maintien dans le domaine alpha + beta après déformation. Le taux de recristallisation et la taille des grains des produits filés, avec ou sans traitement thermique ultérieur, ont été déterminés. Ces données rhéologiques et microstructurales ont permis de déterminer les paramètres de trois modèles décrivant successivement : la densité de dislocations à l'intérieur des cristallites et dans les sous-joints et joints de grains (Laasraoui/Jonas [LAA 91]) ; le processus de restauration dynamique continue (Gourdet/Montheillet [GOU 03]) ; la croissance de grain métadynamique. Dans le cas du Zircaloy-4, la modélisation microstructurale permet une prédiction fiable du taux de recristallisation après filage à chaud. Le cas du Zr-1Nb s'avère plus délicat car la finesse des structures déformées complique les observations. Ainsi seule une ébauche de modèle microstructural est proposée. L'opération est lubrifiée par un film solide qui, selon des essais de piégeage, est thermoviscoplastique. Le frottement le long du conteneur et diverses observations montrent que le mini-filage est en régime mixte de lubrification du fait notamment de la rupture du film lubrifiant induit par l'hétérogénéité de déformation de ces alliages. Expérience et simulation numérique montrent que le gradient de déplacement axial à travers le produit filé dépend du frottement et est atténué par l'adoucissement de l'alliage filé.

Thèse doctorat : Génie Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 179-195.

Thèse doctorat : Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 147-155.

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