Extension d'une méthode de modification structurale pour la conception de dispositifs dissipatifs intégrant des matériaux viscoélastiques

Extending structural dynamic modification methods to the design of viscoelastic damping devices

• Auteur / Autrice : Benjamin Groult
• Direction : Etienne Balmès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des sols, structures et matériaux (Gif-sur-Yvette, Essonne1998-2021)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse modale (ingénierie)

Viscoélasticité

Amortissement (mécanique)

Mots clés libres

Architecture des services

Intégration d'applications

W. S. R. F. ( Web Services Resources Framework)

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'étendre une méthode de modification structurale pour la conception de dispositifs dissipatifs destinés à corriger durablement le comportement vibratoire de certaines structures. La première partie du travail pose les bases théoriques de la modélisation des structures amorties et plus particulièrement des structures viscoélastiques. Une étude de conception de structures amortissantes intégrant des matériaux viscoélastiques est ensuite réalisée sur un démonstrateur expérimental représentatif de structures qu'EDF envisage d'amortir. La réalisation de la modification dissipative permet d'en mesurer expérimentalement les performances, qui sont comparées à celles prédites par la modélisation numérique. Ce travail de conception numérique met en lumière les limites des méthodes classiques de conception dans le contexte imposé par EDF (modèle non recalé, structures complexes, accès aux mesures limité…). La seconde partie consiste donc à utiliser une méthode de modification structurale adaptée pour prédire l'effet de la modification dissipative proposée dans cette thèse. La méthode choisie, basée sur une formulation modale du couplage, a déjà été éprouvée au sein d'EDF, dans un cadre de structures non ou faiblement amorties. L'ajout d'un terme d'amortissement et d'une dépendance fréquentielle du comportement (intrinsèque aux matériaux viscoélastiques) imposent quelques adaptations à la méthode. Une fois les évolutions apportées, la robustesse de la méthode est étudiée à travers quelques points sensibles de son application. L'utilisation de la modification précédemment conçue permet une validation expérimentale sur un cas relativement complexe.

The aim of this work is to extend the use of a structural dynamic modification method to cases of damping device design. These devices are meant to improve the mechanical behaviour of some structures used by EDF (Electricité de France). The first step of the work is to give theoretical bases on the modelling of heavily damped structures and especially viscoelastic ones. One then performs a design study for an experimental testbed that is representative of structures EDF wants to treat. The performance of the damping device is evaluated experimentally and compared with the numerical results. This numerical design study highlights the limitations of classical design methods in the context of industrial exploitation of EDF (non updated models, complex structures, access to measurements limited). The second part of the work thus deals with the adaptation of a structural dynamic modification method to the case of the proposed damped modification. The chosen method is based on a modal coupling formulation that has been tested within EDF on undamped applications. But the method needs some adaptations because of the use of damping terms in equations and the fact that the mechanical behaviour is frequency dependant (a characteristic of viscoelastic materials). The robustness of the method is then analyzed through some points that are important for its application. The method is experimentally validated through the testbed.