Les rugosités présentes à la surface des pièces vont perturber le contact entre pièces en le rendant discontinu. Ainsi, le contact réel entre deux pièces n’est qu’une faible fraction du contact apparent. La présence de cette forte discontinuité va être à l’origine de comportements spécifiques du contact. Ces comportements spécifiques concernent, par exemple, des aspects mécaniques (contrainte, déformabilité du contact), des phénomènes thermiques ou électriques (présence d’une résistance additionnelle au niveau du contact), ainsi que l’étanchéité, voire la lubrification pour les contacts avec mouvement relatif. Pour analyser ces comportements spécifiques de l’interface, il est fondamental de disposer d’une description fiable de la morphologie réelle du contact sous charge, mais également d’en définir sa contribution sur le phénomène étudié.
Greenwood et Williamson ont proposé, voilà plus de 50 ans, une théorie statistique de description des microgéométries qui débouche sur une prévision de la morphologie de l’interface sous chargement. Malgré son apparente simplicité, cette théorie s’est avérée, au fil du temps, être apte à décrire de manière réaliste les comportements spécifiques induits par les microgéométries dans les interfaces. Cette théorie se base sur la présence d’aspérités de forme sphérique avec un même rayon de courbure et des altitudes de sommets distribuées suivant une loi normale.
Cet article détaille dans un premier temps la formulation initiale de la méthode proposée par Greenwood et Williamson qui permet de décrire le comportement mécanique du contact entre une surface rugueuse déformable et une surface lisse rigide. La suite de l’article est consacrée au passage du problème à traiter (généralement le contact entre deux surfaces rugueuses) au modèle de Greenwood et Williamson utilisant un contact lisse sur rugueux. Cette surface rugueuse, notée surface somme, associe les caractéristiques mécaniques et géométriques des deux surfaces en contact.
Si Greenwood et Williamson ont exclusivement développé les aspects mécaniques du contact rugueux (notion d’écrasement des rugosités et d’aire réelle de contact entre aspérités), diverses prolongations dans le domaine aussi variées que le transfert thermique, la conduction...
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