Article interactif

1 - SURFACE ET PRESSIONS DE CONTACT

2 - ÉTUDE DES CONTRAINTES

3 - EFFETS QUALITATIFS D'UNE COMPOSANTE TANGENTIELLE

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

6 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : TRI200 v2

Théorie du contact de Hertz - Contacts ponctuels ou linéiques

Auteur(s) : Tony DA SILVA BOTELHO, Muriel QUILLIEN, Isabelle LEMAIRE CARON, Geneviève INGLEBERT

Date de publication : 10 mars 2023

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Dans cet article, on décrit de manière analytique les dimensions du contact et l’état de contraintes des contacts dits hertziens, c’est-à-dire des contacts ponctuels ou linéiques entre solides déformables soumis à des chargements normaux. En première partie, on présente les hypothèses et définitions générales, puis on donne les dimensions des contacts ainsi que la distribution de pression associée. La deuxième partie est dédiée à l’étude des contraintes en surface et en profondeur. La troisième partie aborde qualitativement l’effet d’un effort tangentiel.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Hertz Contact Theory. Point or Line Contacts

In this article, the contact dimensions and related stress distributions of hertzian contacts are described in an analytical way. Hertzian contacts are defined as point or linear contacts between deformable solids subjected to normal loadings. In the first part, we present the assumptions and general definitions, then we give the dimensions of the contacts as well as the associated pressure distribution. The second part is dedicated to the study of surface and in-depth stresses. The third part qualitatively approaches the effect of a tangential force.

Auteur(s)

  • Tony DA SILVA BOTELHO : Professeur des universités - Institut Supérieur de Mécanique de Paris (ISAE-Supméca), Paris, France

  • Muriel QUILLIEN : Maître de conférences - Institut Supérieur de Mécanique de Paris (ISAE-Supméca), Paris, France

  • Isabelle LEMAIRE CARON : Maître de conférences - Institut Supérieur de Mécanique de Paris (ISAE-Supméca), Paris, France

  • Geneviève INGLEBERT : Retraitée, ancienne Professeur des universités - Institut Supérieur de Mécanique de Paris (ISAE-Supméca), Paris, France

INTRODUCTION

Lorsque deux solides aux frontières courbes entrent en contact, ils définissent un plan tangent commun appelé plan de contact. La famille des contacts hertziens correspond à des contacts dont le premier contact dans ce plan est, soit un point (contact ponctuel), soit une ligne (contact linéique). Heinrich Rudolf Hertz en a proposé les premiers éléments de solution entre 1881 et 1895.

Sous l'effet d'une force normale au plan tangent commun aux deux pièces, une surface de contact se crée à travers laquelle les efforts sont transmis d'une pièce à l'autre. Il s’agit d’une ellipse pour la famille des contacts ponctuels et d’un rectangle allongé pour la famille des contacts linéiques. Ces efforts localisés génèrent une répartition spécifique de contraintes dans la région du contact qui peut entraîner des déformations permanentes ou des endommagements ; il est important de pouvoir les prévoir.

L'application de la théorie de Hertz  à ce contact permet de prévoir la forme et les dimensions de la surface de contact, la répartition des contraintes en surface et en sous-couche au voisinage du contact ; on peut ainsi déterminer dans chacun des solides la zone la plus sollicitée et choisir le matériau ou les traitements de surface ou revêtements adaptés.

Pour mener à bien une étude, il est nécessaire de connaître les informations suivantes :

  • les géométries des deux pièces au voisinage du contact (courbures) ;

  • leur positionnement relatif ;

  • l’effort de contact normal au plan tangent commun ;

  • les propriétés d'élasticité des deux solides (module de Young et coefficient de Poisson) des matériaux en contact.

Pour le dimensionnement, les limites d'élasticité, de rupture ou de fatigue pourront être nécessaires.

Dans cet article, on abordera dans un premier temps les hypothèses des contacts hertziens et la définition des grandeurs géométriques et mécaniques décrivant ces contacts. On présentera ensuite la solution du cas général du contact ponctuel et son application au contact particulier sphère/plan, puis la solution du cas général du contact linéique cylindre/cylindre à axes parallèles. Dans une seconde partie, l’état de contraintes en surface et en profondeur est décrit à l’aide de formules analytiques. Les principes de dimensionnement/choix des matériaux en sont déduits. Enfin, on abordera qualitativement l’effet d’un effort tangentiel ajouté au chargement normal.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

hertzian point   |   tangential force   |   contact stresses distribution   |   normal loading

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-tri200


Cet article fait partie de l’offre

Frottement, usure et lubrification

(92 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Frottement, usure et lubrification

(92 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - HERTZ (H.) -   Uber die Berührung fester elastischer Körper.  -  J. Für Reine und Angew. Math. 92, p. 156-171 (1881).

  • (2) - BOUSSINESQ (J.) -   Application des potentiels à l'étude de l'équilibre et du mouvement des solides élastiques.  -  Réédition Blanchard (1969).

  • (3) - JOHNSON (K.L.) -   Contact Mechanics.  -  Cambridge University Press (Reprinted 1989).

  • (4) - FOULON (M.), REY (A.) -   Sur les contacts ponctuels.  -  Revue française de Mécanique n° 4, p. 223-233 (1985).

  • (5) - HUBER (M.T.) -   Zur Theorie der Berührung fester elastischer Körper.  -  Annalen der Physik 319(6), p. 153-163 (1904).

  • (6) - FESSLER (H.), OLLERTON (L.) -   Contact stresses in toroids...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Frottement, usure et lubrification

(92 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Frottement, usure et lubrification

(92 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS