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Acoustics of friction under light loads

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L'acoustique du frottement

Des scientifiques financés par l'UE ont conçu un nouveau système, comparable à un doigt touchant de la soie, pour mesurer les sons, les vibrations et les frottements entre matériaux souples.

Technologies industrielles

Lorsque deux surfaces glissent doucement l'une contre l'autre, ceci engendre des vibrations et des sons qui résultent des propriétés de ces surfaces. La caractérisation de la réponse acoustique des surfaces a été largement étudiée dans le cadre de la sensation tactile, mais nettement moins dans le cas des vibrations et des sons découlant des frottements entre deux surfaces souples. Des scientifiques ont lancé le projet BUAFULL («Acoustics of friction under light loads»), financé par l'UE, pour étudier ce domaine. Le projet BUAFULL a mis en relation les caractéristiques tribologiques des surfaces en frottement (principalement la rugosité, l'adhérence et la forme) avec la réponse acoustique sous charges faibles. Son but était d'émuler la friction d'un doigt caressant un matériau souple. Les scientifiques ont mis au point un pendule léger qui agit comme un doigt, avec une tige en rotation qui glisse sur la surface sous le doigt pour assurer le toucher. Un mécanisme de relèvement du pendule contrôle la force de contact. Les travaux ont montré que le pendule soulevait la surface d'une quantité proportionnelle au frottement au contact. Le mouvement du pendule s'est avéré contraint et impliquant des contacts discontinus. En outre, la dynamique du pendule pouvait être modifiée par des réponses non linéaires induites par les frottements, comme un blocage ou des embardées. La mise en corrélation de la réponse dynamique du pendule avec les frottements a apporté d'importantes informations sur les mesures de la friction entre des surfaces souples sous charges légères. Un autre résultat notable a été la capacité du système de mesure à séparer la composante de frottement d'adhérence. La modélisation dynamique d'un pendule contraint a décrit ces relations, et fourni des directives de conception pour éviter le blocage de l'extrémité du pendule sur la surface. Les travaux du projet sont essentiels pour faire progresser plusieurs domaines, comme la sensation tactile, les systèmes haptiques dans la prise robotisée d'objets sensibles, et la caractérisation de produits allant de la souplesse des tissus aux effets des surfactants sur la peau.

Mots‑clés

Acoustique, frottements, vibrations, matériaux, génération de sons, propriétés des surfaces, réaction acoustique, sensation tactile, vibrations résultant des frottements, surfaces souples, charges légères, force de contact, systèmes haptiques, prise robot

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