Caractérisation des surfaces
Surfaces industrielles classiques, surfaces textiles, tissus biologiques
Bernard Lamy/Marie-Ange Bueno
Ellipses
Avant-propos
3
Table des matières
5
Chapitre I. Endommagement des contacts et des surfaces
9
1. Surfaces et Interfaces9
1.1. Surfaces9
1.2. Interface en mécanique10
2. Caractérisation microgéométrique des surfaces16
3. Mécanique du contact statique22
3.1. Contact élastique, corps homogènes et lisses22
3.2. Contact plastique, corps homogènes et lisses25
3.3. Contact fragile, corps homogènes et lisses28
3.4. Contact statique entre deux surfaces rugueuses32
4. Contact dynamique : fottement, usure38
4.1. Frottement38
4.2. Modèles d'usure, corps ductiles49
Chapitre II. Rayure, indentation et caractérisation des matériaux
55
1. Matériaux homogènes55
1.1. Matériaux ductiles55
1.2. Matériaux fragiles et semi-fragiles60
2. Matériaux hétérogènes63
2.1. Matériaux composites64
2.2. Matériaux revêtus71
2.3. Matériaux composites revêtus73
2.4. Matériaux textiles74
3. Tissu osseux, biocéramiques de reconstitution osseuse78
3.1. Tissu osseux : structure, remodelage, dégradations78
3.2. Réparation du tissu osseux : greffes, substituts synthétiques82
3.3. Caractérisation mécanique : substituts synthétiques et reconstitutions
osseuses85
Chapitre III. Frottement des tissus biologiques
89
1. Tissus articulaires89
1.1. Anatomie de la hanche et du genou89
1.2. Le cartilage91
1.3. Les prothèses de la hanche94
1.4. Les prothèses du genou97
2. Les dents100
2.1. Anatomie d'une dent100
2.2. Les lésions de la dent101
2.3. Problématique technologique et médicale imposée par la substitution102
2.4. Choix des matériaux ou des systèmes de remplacement105
3. La peau, le toucher109
3.1. Actions du frottement sur la peau110
3.2. Le toucher113
Chapitre IV. Exercices résolus
120
1. Critères de rugosité120
1.1. Enoncé120
1.2. Solution120
2. Autocorrélation122
2.1. Enoncé122
2.2. Solution122
3. Choix d'une texture de surface123
3.1. Enoncé123
3.2. Solution123
4. Comportement des aspérités de surface124
4.1. Enoncé124
4.2. Solution124
5. Modèle de Greenwood et Williamson : cas d'une distribution exponentielle125
5.1. Enoncé125
5.2. Solution125
6. Calcul de Ar/Aa à la limite de plastification, contact plan rugueux-plan lisse126
6.1. Enoncé126
6.2. Solution127
7. Modèle d'Archard128
7.1. Enoncé128
7.2. Solution128
8. Pénétration élastique, plastique130
8.1. Enoncé130
8.2. Solution130
9. Obturateur131
9.1. Enoncé131
9.2. Solution131
10. Un mauvais contact132
10.1. Enoncé132
10.2. Solution132
11. Glissement d'une bille sur un plan133
11.1. Enoncé133
11.2. Solution133
12. Le mauvais archéologue134
12.1. Enoncé134
12.2. Solution135
13. La voiture de Monsieur Mougel135
13.1. Enoncé135
13.2. Solution136
14. La retenue en ski de fond136
14.1. Enoncé136
14.2. Solution137
15. Délaminage137
15.1. Enoncé137
15.2. Solution138
16. Mécanisme en mouvement intermittent138
16.1. Enoncé138
16.2. Solution139
Bibliographie
142
1. Références chapitre I142
2. Références chapitre II145
3. Références chapitre III147
Annexe 1. Matériaux et propriétés
150
1. Les matériaux150
1.1. Définitions150
1.2. Historique de la théorie atomiste150
1.3. Les liaisons dans les solides152
1.4. Les grandes classes de matériaux153
2. Les propriétés des matériaux156
2.1. Caractéristiques intrinsèques physiques, mécaniques, thermiques156
Annexe 2. Les matériaux et traitements de surface à usage tribologique
160
1. Les matériaux à usage tribologique160
1.1. Céramiques et matériaux à haute dureté160
1.2. Polymères161
1.3. Aciers et superalliages163
1.4. Alliages antifrictions ou régules164
1.5. Lubrifiants solides166
1.6. Fontes de frottement167
1.7. Cuivre et alliages cuivreux168
1.8. Métaux frittés170
1.9. Alliages à base de zinc171
1.10. Métaux de frottement divers171
1.11. Composites de frottement172
2. Coefficients de frottement des couples de matériaux172
3. Les Traitements de surfaces173
3.1. Traitements de surface des métaux ferreux174
3.2. Traitements des alliages d'aluminium, de magnésium et de titane179
3.3. Traitement des alliages cuivreux181
3.4. Traitements de surface des superalliages181
3.5. Traitements de surface polymères181
Index
184