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Projet de recherche de thèse au Laboratoire de Mécanique de Lille
Crissement en freinage : Lien entre mécanismes de
frottement et comportement mécanique
Nom du directeur de thèse : Yannick Desplanques (Ecole Centrale de Lille)
Noms des co-encadrants de thèse : Anne-Lise Cristol (Ecole Centrale de Lille), Martin
Duboc (AMPT Lille) et Jean-François Brunel (Université Lille 1)
Sujet :
Le freinage par friction peut être à l’origine de phénomènes de crissement
(fréquences entre 1 kHz et 10 kHz) produisant une émission acoustique pouvant
atteindre 100 dB. Cela n’impacte pas les performances mais conduit à de nombreux et
couteux retours clients. Dans une démarche globale de réduction des émissions sonores,
tous les acteurs du marché (fournisseurs de composants, de systèmes de frein ou de
véhicules) développent des stratégies aux différentes échelles (matériaux, composants,
système). La présente étude se focalise sur les liens entre les mécanismes activés à
l’interface disque/garniture et les aspects dynamiques conduisant au crissement et plus
globalement aux aspects mécaniques.
Les garnitures de frein étudiées ici sont des matériaux composites à matrice
organique. Ils sont composés de plus de 20 constituants (différentes formes, tailles et
compositions, classés en remplisseur, fibre, liant, abrasif et lubrifiant) et présentent une
microstructure hétérogène. Ils frottent généralement sur un disque en acier ou en fonte.
Le frottement entre ces deux composants, les « premiers » corps, conduit à la formation
d’une couche de frottement, le « troisième » corps, qui est le lieu de la dissipation de
l’énergie générée par le frottement puisque c’est là que l’accommodation de vitesse se
fait en assurant la portance entre les premiers corps. Le troisième corps est produit par
le système, disque et garniture, par dégradation thermique, par oxydation, par usure
abrasive … Il est composé d’un mix de particules, majoritairement des oxydes de fer
produit par le disque et d’autres éléments provenant de la garniture. Le troisième corps
évolue par une compétition de débits de particules qui interagissent avec la
microstructure de la garniture et la surface du disque et qui conduit au développement
et au renouvellement des aires de portance qui évoluent à l’interface.
Le lien entre les mécanismes de frottement et d’usure mis en jeu à l’interface et la
dynamique des systèmes frottant (frottement, usure, aspects vibratoires, crissement, …)
n’est pour le moment pas établi. L’objectif de ce travail est de franchir une étape en
proposant une approche originale basée sur un dialogue expériences-numérique autour
du dispositif simplifié CRISMAT et de matériau de friction à formulation et élaboration
maitrisées. Il est proposé d’analyser l’impact de modification de l’interface sur le
comportement en frottement. Différentes méthodes sont avancées pour jouer sur
l’interface : matériau de friction avec des composants de taille et de distribution
variables, une modification du débit d’oxydation par modification de l’ambiance des
essais, nettoyage de la surface du disque pour modifier les débits de recirculations …
Plan de travail :
1: Formulation, élaboration et caractérisation de matériaux de friction simplifies,
2: Essais de frottement avec instrumentation fine et monitoring de surfaces pendant et
après essais,
3: Analyse des liens entre mécanismes de frottement et comportement mécanique,
4: Modélisation de l’interface afin de vérifier la pertinence des liens.
Profil recherché :
De solides connaissances en mécanique et en sciences des matériaux. Une expérience en
tribologie sera appréciée, ainsi que la motivation tant pour l’expérimental que la
simulation numérique et pour le travail d’équipe.
Type de financement :
Allocation 50% Région Nord-Pas-de-Calais-50% Ecole Centrale de Lille
Contact :
Anne-Lise Cristol – [email protected]

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