Etude du comportement viscoélastique des polymères sous contraintes de contact roulant

Abstract

Dans les applications tribologiques les polymères se distinguent par rapport aux métaux par la résistance à la corrosion, l’absorption du bruit et des vibrations, et par leur faible densité. Le problème supplémentaire qui se pose dans l’utilisation des polymères dans la mécanique du contact est le frottement de roulement qui a été mesurée en se basant sur la dissipation viscoélastique. Le problème que nous posons est que la perte d’énergie par frottement dans ces matériaux soumis aux contraintes de contact roulant n’est pas due uniquement à la déformation viscoélastique. La perte d’énergie par d’autres modes tels que l’initiation et la propagation des fissures dans les polymères fragiles participe à son tour à la résistance au roulement. Le but de ce travail est en premier lieu de comprendre et d’analyser le comportement dynamique des polymères sous contrainte de contact roulant (la dissipation d’énergie). Dans ce but nous avons utilisé un montage expérimental qui assure un pur contact roulant (Sans spin des billes) dont le principe est basé sur la mesure direct du couple de frottement au roulement, et par le couple de frottement on calcule l’énergie dissipée. Par le couple de frottement nous avons pu tenir compte de toutes sortes d’énergie dissipées dans le contact roulant entre la bille en acier et le plan polymérique. Les essais ont été effectues sur le Plexiglas PMMA (polyméthyle méthacrylate), le Nylon6-6 (PA6-6), l’ABS (Acrylonitrile-Butadiène-Styrène) et le caoutchouc. Les résultats de ces essais ont été représentés sous forme des courbes illustrant le couple de frottement en fonction de la fréquence, l’énergie dissipée en fonction de la fréquence, nous avons comparé les résultats expérimentaux avec l’etude de Knoth [3]. L’ensemble des modèles théoriques existants tiennent compte uniquement de la dissipation viscoelastique. Alors que les polymères fragiles peuvent dissiper l’énergie par initiation et propagation des fissures c’est le cas du PMMA. L’énergie mesurée par notre approche énergétique est plus élevé que celle prédite par les modèles théoriques existants. Mots clés : contact roulant, frottement de roulement, dissipation d’énergie.