Thèse en cours

Optimisation des récupérateurs d'énergie vibratoire non linéaires : de la simulation à l'expérience
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Auteur / Autrice : Camille Saint-martin
Direction : Ludovic CharleuxEmile RouxAdrien Morel
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Sciences Pour l'Ingénieur
Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020
Etablissement(s) : Chambéry
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Ingénierie Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et Matériaux pour la Mécatronique

Résumé

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Cette thèse vise à analyser et optimiser les comportements d'un récupérateur d'énergie vibratoire pour la valorisation de l'énergie vibratoire ambiante. Le contexte scientifique de cette thèse est le développement de dispositifs de récupération de l'énergie vibratoire ambiante, utilisés comme source d'énergie pour l'alimentation de capteurs autonomes communicants en alternative aux piles électrochimiques, polluantes et coûteuses à remplacer. Les dispositifs réalisés ces dernières années au laboratoire SYMME reposant sur l'utilisation de structures mécaniques non-linéaires combinées à des transducteurs piézoélectriques présentent la particularité de convertir de l'énergie sur une plus large bande de fréquence que les dispositifs actuels. Des concepts nouveaux seront ainsi développés dans le cadre de ce projet de thèse. Ils conduiront à la réalisation de prototypes de générateurs mettant en œuvre des oscillateurs mécaniques au comportement vibratoire original permettant une exploitation optimale du gisement vibratoire. Le programme de recherche est le suivant : i. Modélisation des récupérateurs d'énergie vibratoire à comportement non-linéaire et validation expérimentale sur la base des dispositifs disponibles au laboratoire ; ii. Optimisation à haut niveau d'abstraction : recherche de potentiels élastiques théoriques optimaux (sans contrainte de conception) permettant un gain de puissance spécifique ; iii. Recherche de solutions de conception exploitant ce ou ces potentiels optimaux et intégrant un système d'extraction d'énergie dédié, réalisation de prototypes ; iv. Caractérisation des prototypes en laboratoire, corrélation modèles-essais, puis tests en conditions réelles. Le projet impliquera la construction de modèles numériques associés à des méthodes d'optimisation performantes reposant sur des métamodèles. Les systèmes de récupération d'énergie vibratoire développés se démarqueront des solutions de l'état de l'art (oscillateurs linaires ou de Duffing) par leur conception mécanique originale optimisant leur potentiel élastique. Ils auront des qualités supérieures à l'existant (largeur de bande, positionnement des orbites). Ils pourront également exploiter un gisement vibratoire multidirectionnel grâce à plusieurs degrés de libertés.