Thèse soutenue

Contrôle actif des vibrations de structures élancées FGPM

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Auteur / Autrice : Jonas Maruani
Direction : Laurent Gallimard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique génie civil
Date : Soutenance le 26/09/2019
Etablissement(s) : Paris 10
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Connaissance, langage, modélisation (Nanterre, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme (Nanterre) - Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme (Nanterre)
Jury : Président / Présidente : Jean-François Deü
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Gallimard, Jean-François Deü, Gaël Chevallier, Farid Abed-Meraim, Isabelle Bruant, Frédéric Pablo, Angela Vincenti
Rapporteurs / Rapporteuses : Gaël Chevallier, Farid Abed-Meraim

Résumé

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Cette thèse vise à montrer la faisabilité et l’efficience du contrôle actif des vibrations des structures faites à partir de matériaux piézoélectriques à gradient de propriétés (FGPM). Une structure formée d’un seul bloc, fabriquée à partir d’un FGPM, intégrant directement les propriétés piézoélectriques permet de remplacer les structures classiques dites intelligentes (une structure hôte équipée de pastilles piézoélectriques) et de supprimer les inconvénients dont souffrent ces structures (concentrations de contraintes aux interfaces, décollement des pastilles, …). La recherche se concentre sur la modélisation des FGPM, en particulier sur les lois de comportement graduelle de ce matériau et le développement d’éléments finis de structures élancées FGPM. Deux éléments sont développés, un élément de poutre basé sur la cinématique de Timoshenko et un élément de plaque basé sur une cinématique adaptative. Ces deux éléments intègrent une approximation par couches numériques pour le potentiel électrique.Ils sont utilisés pour simuler le contrôle actif des vibrations d’une poutre ou d’une plaque FGPM.Dans le cas poutre, le système est régulé par un régulateur linéaire quadratique, alors que dans le cas plaque, un régulateur flou décentralisé a été développé et utilisé. Les deux systèmes sont observés grâce à un observateur de Luenberger. Des études statiques permettent de comprendre le comportement du FGPM en fonction de sa gradation. De plus, les simulations de contrôle actif présentées montrent la faisabilité du contrôle par les deux systèmes et la capacité du régulateur flou à s’adapter facilement aux changements brutaux de perturbations extérieures.