| Numéro |
J. Phys. France
Volume 50, Numéro 9, mai 1989
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| Page(s) | 1057 - 1067 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphys:019890050090105700 | |
DOI: 10.1051/jphys:019890050090105700
Shear behavior of an amorphous film with bubble soap raft model
D. Mazuyer1, J.M. Georges1 et B. Cambou21 Laboratoire de Technologie des Surfaces, UA 855, Ecole Centrale de Lyon, 36 avenue Guy de Collongue, B.P. 163, 69131 Ecully, France
2 Laboratoire de Mécanique des Solides, Ecole Centrale de Lyon, 36 avenue Guy de Collongue, B.P. 163, 69131 Ecully, France
Abstract
Wear and friction in the boundary regime are often governed by the mechanical behavior of very thin layers separating the two solids in sliding contact. Sometimes, these layers are amorphous. Thanks to a bubble soap raft model, we simulate the sliding of two homogeneous rectangular crystalline rafts separated by an amorphous layer. The thickness and the length of this layer are variable. The kinematic field of the plastic flow with large displacements is experimentally determined at the same time as the tangential stress is recorded. Experimental results show that the sliding stress depends on the thickness-length ratio of the amorphous layer. When the ratio is high, solid mechanical theories explain the behavior, but when it is low, the effect of microscopic instabilities in the amorphous layer is dominant.
Résumé
La présence d'un film mince amorphe dans un contact glissant, influence de façon importante son comportement en frottement et à l'usure. Nous utilisons ici le modèle plan de bulles de savon dû à Bragg, pour modéliser le glissement d'un massif homogène cristallisé sur un autre massif recouvert d'une couche de matériau amorphe, et pour simuler les effets physiques et mécaniques gouvernant le comportement de l'interface amorphe. L'analyse de l'évolution de la force de frottement en fonction du déplacement relatif des corps est reliée à l'étude du champ cinématique de l'écoulement à l'intérieur de l'interface amorphe. Nous mettons en évidence l'existence de valeurs critiques dans le rapport de l'épaisseur du film sur sa longueur cisaillée. Ses lois de comportement sont influencées par ces effets d'échelle.
6220Q - Tribology and hardness.
6220F - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity).
6860 - Physical properties of thin films, nonelectronic.
Key words
amorphous state -- friction -- plastic flow -- thin films -- wear