Instabilités de contact : analyses temporelle, aux valeurs propres et validation expérimentale

Friction-induced instabilities: modal, transient analysis and experimental validation

¹ Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Solides, INSA-Lyon, CNRS UMR 5259, 69621 Villeurbanne, France
² Laboratoire de Géophysique Interne et de Tectonophysique, Université Joseph Fourier CNRS, BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9, France
³ Laboratoire de Vibrations et Acoustique, INSA-Lyon, 20 avenue Albert Einstein, 69621 Villeurbanne, France

Auteur de correspondance : anissa.meziane@insa-lyon.fr

Reçu : 8 Mars 2007
Accepté : 18 Septembre 2007

Résumé

Les instabilités générées par frottement sont responsables des divers bruits tels que le crissement, le sifflement ou le broutement... Pour modéliser et comprendre ce phénomène d'instabilités, les analyses temporelles et aux valeurs propres sont utilisées sur un système modèle constitué de deux poutres en contact. Dans l'analyse aux valeurs propres, l'instabilité se manifeste par la coalescence de deux modes propres du système. Dans l'analyse temporelle, l'instabilité est caractérisée par des zones d'adhérence ou de décollement qui apparaissent au niveau de la surface de contact. Les résultats issus des deux analyses sont cohérents et complémentaires. Une validation expérimentale a été effectuée et montre une bonne corrélation entre les résultats numériques et expérimentaux.

Abstract

The vibrations generated at the interface between the two bodies in friction are responsible for various noises such as squealing, juddering, hammering, hooting, etc. In order to model and understand friction-induced vibration phenomenon, two types of analysis, modal analysis and transient analysis, are compared in this article. This study has been made on a simplified system composed of two beams in contact. In modal analysis, instabilities appear when a pair of modes merges. Eigenvalues with positive real parts are identified as potentially unstable modes. In transient analysis, one speaks about instabilities when stick or separation zones appear in the contact surfaces. Results have been compared and both analysis give coherent and complementary results. An experimental validation has been made and shows a good correlation between experimental and numerical results.