Thèse présentée par Frédéric Pablo

Contrôle actif des vibrations de plaques à l'aide
de pastilles électrostrictives commandées en courant

Soutenue le 7 janvier 2002 devant le jury composé de :

Pierre-François GOBIN INSA Lyon Président
Jean-Claude DEBUS IEMN Lille Rapporteur
Daniel GUYOMAR INSA Lyon Rapporteur
Michel BERNADOU ESILV Paris Examinateur
Isabelle LEGRAIN-NAUDIN ONERA Châtillon Examinateur
Daniel OSMONT ONERA Châtillon Examinateur
Roger OHAYON Cnam Paris Directeur de thèse

Résumé :

Cette étude a pour but d'examiner la faisabilité d'un contrôle actif des vibrations de plaques à l'aide de pastilles électrostrictives de type 0,9PMN-0,1PT. Une analyse expérimentale a permis de caractériser le comportement électromécanique des céramiques électrostrictives sous fonctionnement cyclique. Cette analyse a mis en évidence les non-linéarités électriques et électromécaniques de ce comportement. Il est possible de montrer qu'il est complètement défini dès lors que l'on connait une variable électrique (champ ou induction) et la température interne des céramiques. Les résultats expérimentaux ont en outre permis de montrer que si la variable d'état électrique est l'induction, l'influence de la température peut être négligée pour les applications au contôle actif envisagées. Une commande en courant a donc été étudiée et un prototype a été développé. Une modélisation du comportement électrostrictif de ces céramiques, basée sur les observations expérimentales, est proposée pour les deux types de commandes (tension et courant).
Dans le but de modéliser le couplage des pastilles électrostrictives métallisées avec une structure plaque, une théorie de plaques électrostrictives est proposée. Cette théorie permet d'éliminer les variables électriques des inconnues du problème, au profit des variables mécaniques. Les couplages électromécaniques sont alors pris en compte par l'intermédiaire de précontraintes et de modifications ad hoc des coefficients d'élasticité. Des éléments finis classiques de plaques stratifiées peuvent alors être utilisés pour simuler le comportement de la structure couplée. La faisabilité du contrôle actif des vibrations de structures plaques à l'aide de pastilles électrostrictives commandées en courant a été montrée. Ses performances ont ensuite été comparées à celles d'un contrôle actif des vibrations utilisant les mêmes pastilles électrostrictives commandées en tension.


Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC