Amortissement vibratoire multimodal d’une plaque non périodique par couplage à son réseau piézoélectrique analogue

Robin Darleux (1) , Boris Lossouarn (1) , Jean-François Deü (1)

1 LMSSC - Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés

Les contraintes environnementales et économiques actuelles poussent les constructeurs de l’industrie du transport à réduire la masse embarquée, en utilisant par exemple des structures mécaniques plus minces. Celles-ci sont toutefois soumises à davantage de sollicitations vibratoires pouvant endommager la structure à long terme. Des solutions de réduction vibratoire par couplage piézoélectrique ont été développées, puisque les matériaux piézoélectriques permettent de créer un couplage électromécanique : un champ électrique apparaît lorsqu’ils sont soumis à une contrainte mécanique, et réciproquement. Ainsi, ces matériaux peuvent extraire une partie de l’énergie vibratoire de la structure pour la transférer dans un circuit électrique, où elle peut être dissipée ou récupérée. Une famille de solutions d’amortissement multimodal consiste à interconnecter des patchs piézoélectriques disposés sur la structure. Récemment, il a été proposé d’utiliser comme circuit d’interconnexion un réseau électrique analogue, c’est-à-dire un réseau présentant les mêmes modes et fréquences propres que la structure vibrante. On maximise ainsi le transfert d’énergie mécanique en énergie électrique. La démonstration pratique de l’efficacité de cette solution est récente et limitée à des structures périodiques de type barre, poutre ou plaque. Le but est désormais d’aller vers l’amortissement large bande de structures plus complexes. Après validation par comparaison calculs-essais d’un modèle prédictif du comportement d’une plaque couplée à son réseau analogue, on propose ici une étude numérique de l’amortissement de plaques non périodiques. Les non-périodicités incluent une discontinuité de la répartition de masse, une épaisseur variable, et des conditions limites diverses. Tous les cas traités illustrent le potentiel de la solution d’amortissement multimodal réalisé par couplage à un réseau piézoélectrique analogue.

Domaines: Mécanique des structures [physics.class-ph]; Vibrations [physics.class-ph]; Energie électrique

Robin Darleux, Boris Lossouarn, Jean-François Deü. Amortissement vibratoire multimodal d’une plaque non périodique par couplage à son réseau piézoélectrique analogue. 9èmes Journées Jeunes Chercheurs en vibrations, Acoustique et Bruit, JJCAB 2019, Nov 2019, Besançon, France. ⟨hal-02916880⟩