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De la fatigue en ambiance cryogénique à la tribologie appliquée au freinage : contribution à la caractérisation du comportement de matériaux

/ Desplanques Yannick / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2004
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L'activité de recherche présentée porte sur la caractérisation du comportement de matériaux et s'est développée dans le cadre de deux thématiques: "plasticité, endommagement, fatigue et rupture des matériaux" et "tribologie appliquée au freinage". Dans la première thématique, les études s'appuient sur des essais mécaniques et des observations pour l'identification des mécanismes physiques mis en jeu, puis, le cas échéant, sur la mise en oeuvre de modèles et de critères associés afin de rendre compte du comportement observé. Les études ont porté sur le comportement monotone et cyclique à 77 K d'un acier inoxydable austénitique, sur un essai de flexion 3 points à cisaillement prépondérant pour la caractérisation du comportement à la fatigue et à la rupture d'un composite verre.époxyde et sur l'étude expérimentale et la modélisation de la rupture ductile d'aciers pour cuve de réacteur nucléaire embarqué. Dans la deuxième thématique, "tribologie appliquée au freinage", les travaux effectués se décomposent en deux contributions. La première contribution est le développement d'essais de freinage à échelle réduite, permettant une représentativité des essais vis-à-vis de l'échelle 1 tout en conciliant les exigences liées aux essais de laboratoire. Le choix du triplet tribologique ainsi que la définition de règles de similitude ont conduit aux bases de la conception d'un tribomètre de freinage. Ce tribomètre permet de simuler des freinages dans les plages de vitesses de glissement et de pressions apparentes de contact rencontrées dans les applications de freinage ferroviaire, du TGV aux transports urbains et sub-urbains. La seconde contribution est l'étude des mécanismes de frottement en freinage. La méthodologie d'analyse à partir d'observations post-mortem est présentée. Les études faites sur plusieurs couples de matériaux montrent que le freinage conduit à la formation d'un troisième corps essentiellement composé de plaques planes et de lits de poudre. Les plaques planes assurent la portance et l'accommodation de vitesse s'effectue principalement dans un écran à leur surface. Une reconstitution du circuit tribologique est proposée à partir de l'identification des mécanismes locaux de frottement en freinage. Les perspectives présentées sont relatives, d'une part, à la mise en oeuvre de techniques d'observation in situ et d'analyse permettant l'étude du comportement du contact pendant le freinage, d'autre part, à la modélisation des phénomènes observés.

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