Amortissement vibratoire de plusieurs résonances par réseaux piézoélectriques interconnectés

Damping vibration of several resonances by interconnected piezoelectric networks

• Auteur / Autrice : Pierre Flament
• Direction : Jean-François DeÜ
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur spécialité Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Paris, CNAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMSSC - Laboratoire de Mécanique des structures et des systèmes couplés

Mots clés

Mots clés libres

Amortissement vibratoire

Patch piézoélectrique

Court-circuit; circuit-ouvert

Réseau interconnecté

Shunt résonant

Mono-modal; multi-modal

Damping vibration

Piezoelectric patch

Short-circuit; open-circuit

Interconnected network

Resonant shunt

Mono-modal; multi-modal

Résumé

Dans le cadre de l'amélioration de la discrétion acoustique, il est nécessaire de réduire les bruits émis par certaines structures composant les navires. La réduction de ces bruits est directement liée à la diminution des niveaux vibratoires de ces structures. Pour cela, diverses techniques passives peuvent être utilisées, comme l'amortisseur à masse accordée, l'ajout de matériau viscoélastique ainsi que l'amortissement par shunt piézoélectrique qui fait l'objet de ce rapport de stage. L'amortissement vibratoire par shunt piézoélectrique résonant est une technique qui permet de réduire le niveau vibratoire des structures et, in fine, leur bruit rayonné. Cette technique consiste à coupler un résonateur électrique à une structure mécanique munie de composants piézoélectriques. La résonance électrique est réglée à la fréquence du mode à contrôler à la manière d'un amortisseur à masse accordée. Si l'on souhaite amortir plusieurs résonances simultanément, il est possible d'utiliser des « shunts multibranches ». Plusieurs lignes électriques sont alors connectées à un unique composant piézoélectrique, chacune des lignes étant dédiée au contrôle d'une résonance spécifique. Cependant, cette solution peut rapidement conduire à un nombre très important de composants. L'objectif de la thèse est d'appliquer les techniques d'amortissement piézoélectrique à des structures navales tout en cherchant à réduire simultanément l'amplitude de plusieurs résonances mécaniques situées à des fréquences différentes. Pour cela, des réseaux piézoélectriques multi-résonants seront assemblés à partir de composants électriques passifs afin de mettre en œuvre un réseau de patchs piézoélectriques interconnectés. Cela permettra de contrôler plusieurs résonances simultanément en multi-modal avec les performances idéales du mono-modal.

In the context of improving acoustic discretion, it is necessary to reduce the noise emitted by certain structures on ships. The reduction of this noise is directly linked to reducing the vibration levels of these structures. To achieve this, various passive techniques can be used, such as the tuned mass damper, the addition of viscoelastic material, and the piezoelectric shunt damping, which is the focus of this internship report. Vibration damping through resonant piezoelectric shunt is a technique that reduces the vibration level of structures and, consequently, their radiated noise. This technique involves coupling an electric resonator to a mechanical structure equipped with piezoelectric components. The electrical resonance is tuned to the frequency of the targeted mode, similar to a tuned mass damper. If multiple resonances need to be dampened simultaneously, ''multi-branch shunts'' can be employed. In this approach, multiple electrical lines are connected to a single piezoelectric component, with each line dedicated to controlling a specific resonance. However, this solution can quickly lead to a large number of components. The main goal of the PhD is to apply piezoelectric damping techniques to naval structures while seeking to simultaneously reduce the amplitude of several mechanical resonances located at different frequencies. For this, multi-resonant piezoelectric networks will be assembled from passive electrical components in order to implement a network of interconnected piezoelectric patches. This will allow several resonances to be controlled simultaneously, like the multi-modal does, with the ideal performance of the mono-modal.