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Séminaire Julien Scheibert

Mécanique du contact frottant : rôle de la texture interfaciale


Julien Scheibert

Laboratoire de Physique Statistique
ENS, Paris

La compréhension complète de la mécanique d’un contact frottant nécessite la description du système à plusieurs échelles, allant de l’échelle macroscopique du contact apparent à l’échelle microscopique des processus dissipatifs élémentaires. Nous présenterons deux méthodes expérimentales qui permettent, pour un bloc élastomère en contact avec un substrat rigide, une mesure directe des champs de contrainte et de déplacement résolus à l’échelle d’une fraction de la taille du contact.

La première méthode consiste à noyer un micro-capteur de force de type MEMS (Micro Electro Mechanical System) sous un film d’élastomère. Il est ainsi possible de mesurer directement le champ de contrainte complet sous un contact avec des substrats modèles. En utilisant des substrats de rugosité aléatoire contrôlée, nous verrons comment relier les contraintes mesurées à la texture de l’interface. Nous nous baserons sur ces résultats pour discuter la physique du toucher, en particulier le rôle des empreintes digitales pour la perception tactile.

La seconde méthode consiste à imager la zone de contact entre un substrat rigide lisse et un bloc d’élastomère rugueux à des échelles micrométriques. Par une technique de DIC (Digital Image Correlation), il est possible de mesurer les déplacements à la surface de l’élastomère avec une résolution sub-micronique. Dans le cas de la transition charge-glissement, nous confrontons ces mesures aux prédictions du modèle de Mindlin-Cattaneo. L’analyse fine des mesures permet en outre de mettre en évidence une rhéologie de type élasto-plastique pour la couche rugueuse confinée.