Effets mémoire en frottement: au coeur du contact

Dans un article récemment publié dans les Proceedings of the Royal Society A, nous apportons un éclairage nouveau sur les effets mémoire mis en jeu dans les situations de frottement instationnaires. Ces régimes instationnaires se rencontrent dans de nombreuses situations pratiques telles que la mise en glissement de contacts adhésifs, le frottement saccadé ou plus simplement des variations brusques de la vitesse. Ils sont depuis longtemps connus pour mettre en jeu des comportements complexes dépendant de l’histoire passée des des contacts. Leur description reste encore largement limitée à des modèles phénoménologiques.
Dans ce travail portant sur des systèmes de la matière molle (élastomères), nous donnons une interprétation physique à ces phénomènes en nous fondant sur la description des champs de vitesse non uniformes induits par la taille finie des contacts. Ainsi, l’interface glissante formée entre une lentille de verre lisse et un substrat de silicone est perturbée par l’application de trajectoires non rectilignes ou de sauts de vitesse. Les mesures des composantes de la force de frottement dans le plan du contact sont associées à des mesures des champs de glissement par imagerie optique. A l’échelle macroscopique, une des conséquences étonnantes des effets mémoires est l’existence d’une composante de la force de frottement normale à la trajectoire de glissement. Nous mettons également en évidence un nouveau mécanisme de stick-slip induit par la courbure des trajectoires. Ces observations sont discutées à la lumière d’un modèle de contact qui prend en compte les champs de frottement non uniformes induits par la déformation des contacts et la dépendance en vitesse de la loi de frottement.

Référence
V. Fazio, V. Acito,F. Amiot, C. Frétigny and A. Chateauminois, Memory effects in friction: the role of sliding heterogeneities, Proceedings of the Royal Society A 477 (2021) 20210559