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Étude expérimentale et numérique de l'effet des paramètres géométriques d'un contact coin sous chargement combiné

Hadri, Farouk (2008). Étude expérimentale et numérique de l'effet des paramètres géométriques d'un contact coin sous chargement combiné. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'hypothèse des contraintes planes est surtout utilisée pour modéliser des corps élastiques plans et minces chargés dans leur plan. La résolution d'un tel problème (problème d'élasticité plane) par la méthode des éléments finis était largement utilisée, et les résultats obtenus sont confrontés favorablement avec les résultats expérimentaux. Cette étude concerne l'analyse expérimentale et numérique d'un contact coin entre un échantillon flexible en état plan de contrainte et un massif élastique de rigidité inférieure, égale et supérieure soumis à un chargement combiné.

Les hypothèses de la théorie du contact de Hertz qui permettent la résolution d'un problème d'élasticité sont restrictives. En fait, les problèmes de contact mettant en jeu des cônes, des coins ou des poinçons plats n'entrent pas dans le cadre de la théorie de Hertz. L'étude proposée met en oeuvre un plan d'expériences rassemblant les facteurs suivants : l'angle de contact, la force normale, la force tangentielle et la rigidité des matériaux en contacts. Ces facteurs sont susceptibles d'influencer la distribution de la contrainte engendrée par le contact coin entre ces corps. La réalisation d'un tel plan a nécessité la conception et la réalisation d'un dispositif expérimental composé principalement d'un assemblage mécanique destiné à la fixation des échantillons en contact d'une part et à assurer l'application des forces normale et tangentielle d'autre part.

L'une des méthodes expérimentales pour l'étude de la mécanique des contacts est la photoélasticité. C'est une technique optique utilisée pour déterminer la contrainte de cisaillement maximale, où l'un des deux corps en contact est transparent, permettant ainsi d'observer directement les isocontraintes. L'objectif principal de cette étude est de quantifier à partir des résultats expérimentaux et de valider numériquement, l'influence de la variation des facteurs mentionnés auparavant sur la pression de contact en un coin d'angle variable.

Bien que les valeurs diffèrent légèrement et avec une moyemie de l'eiTcur relative totale au centre du domaine d'étude de 4.5%, les résultats expérimentaux sont en bonne concordance avec ceux obtenus par simulation numérique.

Titre traduit

Experimental and numerical study of geometrical parameters effect changes in a corner contact under combined loading

Résumé traduit

The hypothesis of in plane stresses is essentially used to simulate elastic, flat and thin solids in-plane loaded. The finite elements method was widely used to solve the elasticity problem and the results were in accordance with the experimental one. This study relates to an experimental and numerical analysis in case of a corner contact between a flexible sample and an elastic solid mass of lower, equal and higher rigidity subjected to a combined loading.

The hypothesis of Hertz contact theory used to resolve an elasticity problem are restrictive. In fact, the problems of contact related to cones, corners or flat punches do not enter directly within the framework of Hertz theory. The suggested study cornes out with an experimental plan gathering the following factors: contact angle, normal force, tangential force and the rigidity of material in contact. These factors are likely to influence the stress distribution generated by the contact corner between these bodies. The accomplishment of such plane has required to design and to manufacture an experimental device which consists mainly of a mechanical assembly for fixing contact samples and applying the normal and the tangential force.

Photo elasticity is an experimental technique among others used in contact mechanic's; it's an optical technique used to determine the maximum sheer stress value, in which one of the two corps in contact is translucent in that manner, iso-stress lines can be observed directly. The main objective of this study is to assess using experimental results obtained in case of inplane stress state, the influence of the factors (mentioned before) on the contact pressure in case of corner contact with a variable incidence angle and also to validate numerically these results.

Even though the standard deviation is around 4.5 %, the experimental results are in a good concordance with those of the numerical method.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr : f. [209]-213.
Mots-clés libres: chargement, combine, contact, contrainte, coin, echantillon, effet, elastique, exterieur, experience, parametre, flexible, geometrique, massif, numerique, plan, rigidite
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Guilbault, Raynald
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 09 août 2010 14:25
Dernière modification: 17 déc. 2016 01:09
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/140

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