3.5.5 Le frottement : Retour expérimental

Dans les paragraphes précédents, nous avons développé une expression analytique que nous avons validée par la mise en place d’une simulation numérique. Dans le paragraphe qui suit, nous allons mettre cette interprétation à l’épreuve de résultats expérimentaux constatés. Nous nous attendons à observer l’influence du coefficient de frottement sur le comportement élastique puis au début de la perte de cohésion. Cette conjecture repose sur le mode de rupture attendu pour nos matériaux. Effectivement, avec la propagation des plans de rupture en cisaillement la périphérie du matériau se trouve isolée de l’ensemble. Le glissement ne s’opère plus à l’interface entre la bague et le matériau, mais à l’intérieur du matériau.

Pour cette manipulation, nous utilisons des bagues en laiton d’épaisseur 1mm, de rayon intérieur 4,5 mm et équipées de rosettes de 5,33 mm x 5,84 mm (C2A-13-062LT-120). Cette rosette fournit les déformations 𝜀11 et 𝜀22. Des échantillons de simulant inerte de hauteur 9 mm et rayon 4,5 mm sont maintenus dans les bagues par de la résine. Nous utilisons la méthode adaptée du protocole de Burlion (II- 3.5.1II- 3.5.2) [16].

La Fig. II-25 décrit le processus de correction du frottement. Après un dépouillement tel que celui exposé en Fig. II-17, nous appliquons la correction en s’appuyant sur les mesures de la jauge bi axiale. Nous utilisons les équations Eq.15 et Eq.25 couplées au critère de Tresca pour décrire l’état des contraintes en surface de la bague. Nous obtenons 𝜎₁₁. Nous corrigeons la contrainte axiale à l’aide de l’équation Eq.29. Puis, nous utilisons les équations Eq.26, Eq.27 et Eq.28 pour corriger la contrainte radiale. L’impact de la correction sur 𝜀₂ est faible, nous choisissons de la négliger.

Ce processus est ensuite appliqué aux essais de compressions confinées que nous avons mis en place pour étudier le frottement. Sur les Fig. II-26 et Fig. II-27, Nous constatons que, comme attendu, la correction s’applique principalement sur la contrainte axiale. Celle-ci semble faible au début, maximale au milieu pour redevenir faible en fin de compression. Nous nous attendions à une contribution plus importante en début de compression. Sur la Fig. II-28, nous traduisons les contraintes axiales et radiales en pression et cisaillement. Nous constatons le faible impact de la correction sur la pression qui agit davantage sur le cisaillement (3 à 4 MPa). Sur le comportement en cisaillement, la correction semble gommer une bosse. Nous regroupons les comportements en pression et en cisaillement dans le chemin de chargement en Fig. II-29.

71 Fig. II-25 : Application de la correction liée au frottement.

Sur les dix essais de frottement menés, nous avons testé différentes configurations avec des bagues de 0,37 et 1 mm d’épaisseur. Le collage sur une surface courbe et la soudure ont présenté quelques difficultés formatrices pour l’expérimentateur. Sur l’ensemble des essais, Nous constatons une action du frottement similaire. L’essai 10, présenté ci-dessous, illustre ces différents points. Comme mentionné ci-dessus, le frottement a un impact limité sur les propriétés élastiques du matériau. Sa contribution principale se trouve sur la résistance au cisaillement pendant la perte de cohésion. Nous observons alors 2 à 8 MPa de décalage. Ensuite, l’endommagement réduit l’influence du frottement ce qui rend le glissement indépendant du frottement.

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Fig. II-26 : Influence de la correction sur la contrainte Axiale de l’essai frottement 10. La courbe rouge est la

version corrigée de la courbe bleue.

Fig. II-27 : Influence de la correction sur la contrainte Radiale de l’essai frottement 10. La courbe rouge est la version corrigée de la courbe bleue. nous observons

une correction réduite par rapport à la contrainte axiale.

Fig. II-28 : Influence de la correction sur les comportements en pression et en cisaillement. Pour

l’essai frottement 10.

Fig. II-29 : Influence de la correction de frottement sur le chemin de chargement. Pour l’essai frottement

10.

Suite à ces observations, nous avons décidé d’interpréter nos résultats sans inclure le frottement. Cette décision est basée sur les résultats obtenus avec l’inerte. Le simulant inerte présente une forte variabilité pendant la phase de perte de cohésion. Comme le montreront les essais sur l’XF-11585, celle-ci est liée davantage à la mise en forme de l’inerte qu’à l’interface avec la bague. De plus, si la contribution du frottement influence l’effort axial tel qu’on peut le voir en Fig. II-24, son interprétation doit être limitée au domaine de réponse élastique. Effectivement, le mode de rupture de l’échantillon déplace les zones de glissement de la périphérie au contact de la bague à l’intérieur de l’échantillon dans les cônes de glissement. Enfin, nous avons comparé les résultats obtenus pour différents échantillons. Pour l’échantillon 10 nous avons les Fig. II-26, Fig. II-27, Fig. II-28 et Fig. II-29. Pour l’échantillon 02 nous avons les Fig. II-30, Fig. II-31, Fig. II-32 et Fig. II-33. Dans ces deux échantillons nous observons l’amplitude

73 maximale sur laquelle le frottement intervient. Celle-ci reste inférieure à la variabilité introduite par les irrégularités du simulant inerte. Cela nous permet de constater que l’action du frottement se concentre principalement dans le début de l’essai sur le comportement en cisaillement. Toute mesure dans cette zone devra être traitée avec attention au moment du dépouillement des résultats. Pour l’ensemble de ces raisons, le frottement ne sera pas mesuré pendant les essais.

Fig. II-30 : Influence de la correction sur la contrainte Axiale de l’essai frottement 02. La courbe rouge est la version corrigée de la courbe

bleue.

Fig. II-31 : Influence de la correction sur la contrainte Radiale de l’essai frottement 02. La courbe rouge est la version corrigée de la courbe bleue. nous observons une correction réduite par rapport à la contrainte axiale.

Fig. II-32 : Influence de la correction sur les comportements en pression et en cisaillement. Pour

l’essai frottement 02.

Fig. II-33 : Influence de la correction de frottement sur le chemin de chargement. Pour l’essai frottement 02.

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