Thèse soutenue

Caractérisation et modélisation des élastomères pour amortir des structures composites

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Auteur / Autrice : Youssera El Archi
Direction : Noël LahellecStéphane Lejeunes
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique des solides
Date : Soutenance le 08/06/2022
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMA, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (UMR 7031 ; CNRS, Ecole Centrale de Marseille, Aix-en-Provence)
Entreprise : Safran Composites (Itteville, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Renald Brenner
Examinateurs / Examinatrices : Alexander Lion, Lucie Rouleau, Etienne Balmès, Bastien Tranquart, Alexandre, Alain Jouan
Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Méo

Résumé

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Dans le cadre de cette thèse CIFRE avec Safran, on étudie des technologies amortissantes pour les structures tournantes des nouvelles générations de turboréacteurs afin de minimiser les effets des instabilités vibratoires comme le flottement. Les technologies d'amortissement envisagées reposent sur l'introduction d'élastomère dissipatif dans la structure soit en surface soit dans le composite au niveau de la microstructure. C'est pourquoi la première partie de ce travail est dédiée à la caractérisation mécanique du comportement d'un élastomère cible pour cette application. Cette caractérisation a consisté en des essais statiques et dynamiques sur une certaine plage de fréquences et d'amplitudes et pour différents modes de sollicitation. A partir de ces observations, un modèle de loi de comportement basé sur le modèle de Maxwell généralisé formulé en grandes déformations est proposé et permet de prédire la réponse du matériau de l'étude. Un accent est porté sur la prise en compte de l'effet Payne par une approche originale. L'identification des paramètres du modèle à la fois en temporel et en fréquentiel est réalisée à l'aide d'une méthode robuste et rapide. L'implémentation de la loi de comportement dans un code de calculs EF a permis de valider l'approche sur des simulations d'essais multi-axiaux. Puis, une étude numérique comparative de différentes solutions d'amortissement se basant sur l'introduction d'élastomère à l'échelle de la microstructure d'un composite est effectuée dans le cadre de la viscoélasticité linéaire. On compare ces solutions à une dernière technologie d'amortissement qui est mise en place à l'échelle macroscopique, le patch d'élastomère contraint