Modèle équivalent de structures multicouches à interfaces complexes

Equivalent model of multilayered structures with imperfect interfaces

• Auteur / Autrice : Nicolas Auquier
• Direction : Emmanuel Gourdon, Kerem Ege
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 26/10/2023
• Etablissement(s) : Vaulx-en-Velin, École nationale des travaux publics de l’État
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-) - LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique (Lyon, INSA)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Dauchez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucie Rouleau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Dupont, Morvan Ouisse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Dynamique non-linéaire

Propriétés mécaniques

Composites

Mots clés libres

Modèle équivalent

Structure sandwich

Caractérisation dynamique

Interface imparfaite

Caractérisation dynamique

Rigidité de réflexion

Méthode inverse

Equivalent model

Sandwich panels

Dynamic characterization

Imperfect interface

Dynamic characterization

Flexural rigidity

Inverse method

Résumé

Ces travaux de recherche traitent du développement d'un modèle équivalent préexistant en y incluant une modélisation d'interfaces imparfaites. Le but est d'enrichir les possibilités de modélisation dans les modèles équivalents actuels qui font généralement l'hypothèse d'une continuité parfaite du champ de contrainte et du champ de déplacement. Les conditions de couplage aux interfaces du modèle équivalent multicouche sont donc modifiées. Elles sont modélisées à l'aide d'une raideur complexe. Une rigidité élevée correspond à un bon couplage, à l'inverse, une rigidité faible correspond à un mauvais couplage. Ceci est décrit à travers un seul paramètre, le paramètre d'interface qui est l'inverse de la rigidité d'interface. Ce paramètre est dépendant de chaque couche, mais il peut aussi être utilisé comme une valeur globale sur l'imperfection apparente de l'ensemble de la structure. La méthodologie de caractérisation d'une structure plane et en particulier d'une poutre est détaillée dans le troisième chapitre de ce manuscrit de thèse. Les éléments principaux de post-traitement employés sont présentés en détails, ils ont notamment permis l'extension de la méthode de caractérisation jusqu'à 100 kHz. La modélisation ainsi que de la méthodologie expérimentale sont finalement employées d'une manière complémentaire. L'objectif est de réaliser la caractérisation dynamique d'échantillons aux interfaces imparfaites. L'effet des interfaces imparfaites est visualisé en fonction de la fréquence, mais aussi en fonction de l'espace. Une approche complémentaire entre ces deux visualisations est finalement effectuée afin de procurer des résultats de caractérisation plus détaillés.

This research deals with the development of a pre-existing equivalent model by including the modeling of imperfect interfaces. The aim is to improve the accuracy of the modeling in current equivalent models, which generally assume perfect continuity of the stress and displacement fields. The coupling conditions at the interfaces of the multilayer equivalent model are therefore modified. They are modeled using a complex stiffness. A high stiffness corresponds to good coupling; conversely, a low stiffness corresponds to poor coupling. This is described by a single parameter, the interface parameter, which is the inverse of the interface stiffness. This parameter is dependent on each layer, but can also be used as a global value for the apparent imperfection of the entire structure. The methodology for characterizing a planar structure, and in particular a beam, is detailed in the third chapter of this thesis manuscript. The main post-processing elements employed are presented in detail, and have enabled the characterization method to be extended up to 100 kHz. Finally, modeling and experimental methodology are employed in a complementary manner. The aim is to characterize the dynamics of samples with imperfect interfaces. The effect of imperfect interfaces is visualized not only as a function of frequency, but also as a function of space. A complementary approach between these two visualizations is finally carried out to provide more detailed characterization results.