Thèse présentée par Boris Lossouarn

Amortissement vibratoire multimodal de structures couplées
à leurs réseaux piézoélectriques analogues

Soutenue le 16 septembre 2016 devant le jury composé de :

Corrado MAURINI δ'Alembert, UPMC, Paris Rapporteur
Elie LEFEUVRE IEF, Université Paris Sud, Paris Rapporteur
Olivier ALLIX LMT, ENS Cachan Examinateur
Andrea BERGAMINI EMPA, Dübendorf, Suisse Examinateur
Kenneth A. CUNEFARE IAL, Georgia Tech, Atlanta, USA Examinateur
Mathieu AUCEJO LMSSC, Cnam Paris Co-encadrant de thèse
Jean-François DEÜ LMSSC, Cnam Paris Directeur de thèse

Résumé :

L'amplitude vibratoire d'une structure mince peut être réduite grâce au couplage électromécanique qu'offrent les matériaux piézoélectriques. En termes d'amortissement passif, les shunts piézoélectriques permettent une conversion de l'énergie vibratoire en énergie électrique. La présence d'une inductance dans le circuit crée une résonance électrique due à l'échange de charges avec la capacité piézoélectrique. Ainsi, l'ajustement de la fréquence propre de ce shunt résonant à celle de la structure mécanique équivaut à la mise en œuvre d'un amortisseur à masse accordée.

Cette stratégie est étendue au contrôle d'une structure multimodale par multiplication du nombre de patchs piézoélectriques. Ceux-ci sont interconnectés via un réseau électrique ayant un comportement modal approximant celui de la structure à contrôler. Ce réseau multi-résonant permet donc le contrôle simultané de plusieurs modes mécaniques. La topologie électrique adéquate est obtenue par discrétisation de la structure mécanique puis par analogie électromécanique directe. Le réseau analogue fait apparaître des inductances et des transformateurs dont le nombre et les valeurs sont choisis en fonction de la bande de fréquences à contrôler.

Après s'être penché sur la conception de composants magnétiques adaptés, la solution de contrôle passif est appliquée à l'amortissement de structures unidimensionnelles de type barres ou poutres. La stratégie est ensuite étendue au contrôle de plaques minces par mise en œuvre d'un réseau électrique bidimensionnel.



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC