Modélisation de l'amortissement actif-passif des structures sandwichs

Activ-passiv damping modeling for sandwich structures

• Auteur / Autrice : Hakim Boudaoud
• Direction : El Mostafa Daya, Salim Belouettar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 30/11/2007
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMM - Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux - FRE 3236
• Jury : Président / Présidente : Lahcen Azrar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Balmès, Erasmo Carrera, Michel Potier-Ferry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Viscoélasticité

Matériaux sandwichs

Amortissement (mécanique)

Mots clés libres

Viscoélasticité

Amortissement

Piézoélectricité

Résumé

Durant la dernière décennie, le contrôle du bruit et des vibrations est devenu l'une des préoccupations majeures dans l'industrie. Parmi les solutions dites passives, il est courant d'utiliser des tôles sandwichs avec un cœur viscoélastique qui introduit la fonction amortissante. Ce genre de structure offre d'importants avantages technologiques (faible poids, grande rigidité…). Parmi les solutions actives, l'utilisation, pour le contrôle des vibrations, de couches ou patchs piézoélectriques se généralise du fait de leurs propriétés intrinsèques supérieures à celles des autres solutions et de leurs facilités de mise en œuvre. Le couplage de ces deux types de solutions appelé amortissement hybride permet un contrôle multi-mode. Ce couplage peut être réalisé à l'aide de sandwich piézoélectrique et viscoélastique dont la modélisation des propriétés amortissantes pose deux types de problèmes: le premier est lié à la matrice de rigidité de ces structures, qui est complexe et dépendante de la fréquence et du contrôle. Cette dépendance implique que le problème des vibrations propres est un problème aux valeurs propres non linéaires, ce qui rend difficile la recherche des modes et fréquencespropres et l'analyse des vibrations non linéaires. Le second problème est lié au modèle qui devrait être capable de rendre compte du cisaillement dans la couche centrale, en permettant des modélisations à faible coût de calcul. Dans nos travaux nous avons mis en place des modèles analytiques et numériques (élément finis et méthode de calcul) pour faciliter la modélisation de ce genre de structures et l'analyse du couplage de l'amortissement actif et passif

Since the last decade, active and passive control of noise and vibration became a main issue in industrial application. Concerning passive solutions, sandwich panels and beams with viscoelastic core layer are used in many applications for vibration and noise control thanks to their superior capability in energy absorption. In active control, piezoelectric layers and patch are most widely used due to their effectiveness. Coupling both control types, in the so named ”hybrid control”, results in multi-modal vibration control. Using sandwich panels, this coupling leads to some identified problems. The first one is that the global stiffness matrix is complex, frequency and control dependant, leading to a non linear eigenvalue problem. The second problem is that the model should take into account the viscoelastic shear effect. In this work, analytical and numerical models and methods are developed for determining the modal properties, frequency and hybrid damping introduced by viscoelastic and piezoelectric sandwich structure