Etude du comportement dynamique et cinétique de l’érosion du verre plat sodo-calcique par sable.

Abstract

Le travail consiste à déterminer et à étudier le taux d'érosion, la déformation et les contraintes résiduelles générées lors de l'indentation d'un grain de sable sous différents angles et différentes vitesses grâce à un logiciel de simulation appelé CASTEM. L'érosion est un phénomène mécanique. Les matériaux peuvent échouer en raison de leur exposition continuelle à l'environnement érosif. L’éxamination de l'effet individuel de l'indentation de la particule est nécessaire pour une meilleure compréhension du phénomène de la détérioration. Il est connu que la surface du verre joue un rôle important dans pratiquement toutes leurs applications car c'est elle qui gouverne en grande partie les bonnes propriétés physique et mécanique (résistance mécanique, dureté, transmission optique,…). Les particules érosives produisent des microfissures et des cratères. L'étendue de ces dommages dépend de la forme, de la vitesse des particules. Un travail important a été consacré ces dernières années à l'étude des problèmes liés à l'endommagement des surfaces par usure, surtout l'impact et l’indentation, indentation de particules sphériques ou anguleuses sur des matériaux fragiles. L'essai d'indentation consiste à appliquer une charge sur la surface d'un corps à l'aide d'un indenteur. La méthode des éléments finis est une méthode générale pour résoudre les problèmes industriels en construisant très efficacement des modèles de simulation. Parmi les logiciels industriel disponibles sur le marché, et dont nous avons opté pour la réalisation de cette tache, simulation, c'est le logiciel CASTEM 2000. Dans ce travail, nous sommes intéressés à l'étude et à la simulation de l'érosion du verre sodo-calcique par indentation d’un grain de sable dans différentes conditions. L'angle d'indentation joue un rôle décisif dans le processus d'érosion, qui avec la composante normale de la force agit en profondeur donnant lieu à l'endommagement élasto-plastique et arrachement de matière par écaillage. Et avec sa composante tangentielle agit parallèlement à la surface et atteint sa valeur maximale pour un angle proche de 0° donnant lieu à un endommagement par rayure et labourage de façon similaire à l'usure par frottement. La vitesse de l'érodant est l'un des paramètres les plus pertinents car elle conditionne l'énergie cinétique mise en jeu. Pour des vitesses élevées, l'érosion du verre se fait par fissuration et fracture. Alors que pour des vitesses très basses, l'endommagement se fait par effritement et fatigue répétée de façon similaire aux matériaux ductiles.