Frottement des matériaux composites polymères à renfort fibre de carbone : expériences et modélisation

Les matériaux composites polymères renforcés avec des fibres de carbone (PRFC) sont connus pour l’excellente combinaison de leurs propriétés mécaniques et thermiques avec leur faible masse. Cependant, leurs propriétés tribologiques restent largement méconnues. Dans le cadre de ce travail, l’étude expérimentale du frottement entre deux PRFC composites sous faible charge normale (jusqu’à 20 N) a été réalisée. Deux effets ont été soigneusement étudiés pendant l’expérience : la fraction volumique et l’orientation des fibres. En complément de ce travail expérimental, une modélisation du contact entre deux PRFC a été réalisée. On suppose que l’aire réelle de contact est constituée d’une multitude de microcontacts de trois types : fibre-fibre, fibre-matrice et matrice-matrice. L’étude expérimentale a montré une légère augmentation de coefficient de frottement avec le changement d’orientation de fibre de deux composites de parallèle à perpendiculaire par rapport au sens de glissement, alors que le modèle analytique proposé prédit une indépendance de cet angle. Quant à l’influence de la fraction volumique de fibres, Vf, les essais soulignent une diminution de coefficient de frottement de moitié avec une augmentation de Vf de 0 % à 62 %, ce qui correspond à la dépendance qualitative trouvée dans le cadre du modèle