Structures composites complexes intégrant des transducteurs piézoélectriques : Problématique de la caractérisation du composite
Résumé
Dans diffèrents domaines industriels comme les transports ou l'aéronautique, la réduction des masses structurelles est un sujet largement ouvert. Une des solutions les plus prometteuses est l'utilisation de structures composites en raison de
leur grande rigidité, de leur faible densité massique et de leur facteur d'amortissement favorable. Dans le même temps, il existe une intensification de l'environnement dynamique opérationnel et une augmentation des exigences de durabilité. Ces différentes contraintes semblent être contradictoires. Une solution pour gérer ces points est de développer des structures composites adaptatives intégrant un réseau distribué de transducteurs piézoélectriques. Ces structures sont alors capables de modifier leurs propriétés mécaniques en fonction de leur environnement, d'interagir avec d’autres structures ou avec des êtres humains. Pour répondre aux exigences techniques nécessaires au fonctionnement de ces structures, en particulier celles possédant des géométries complexes, il est nécessaire de maîtriser le processus de fabrication et donc les paramètres matériaux du composite fabriqué. En effet, au cours de la phase de conception préliminaire, ces paramètres doivent être connus pour permettre de faire des choix d'architecture de solutions et d'appréhender le comportement final de la structure.
Dans cet article, deux méthodes d'identification du composite sont appliquées à des plaques de test dédiées intégrant des élèments exogènes. La technique Resonalyser est une méthode adéquate pour extraire des paramètres matériaux globaux. Son inconvénient majeur est l'utilisation de dispositifs de mesures sans contact. La technique du temps de vol est basée sur la durée de propagation d'ondes guidées dans la matière. Le dispositif expérimental est alors très simple. Des transducteurs piézoélectriques intégrés dans les structures sous test sont utilisés à cet effet. Les résultats obtenus sont des valeurs locales le long du trajet de propagation des ondes. L'exploitation des résultats nécessite alors une bonne connaissance des phénomènes de propagation d'ondes guidées dans des matériaux composites. Ces mesures sont alors exploitées pour extraire les diffèrents paramètres matériaux. Dans cette étude, des résultats préliminaires sont discutés et appliqués à la prédiction de la réponse modale d'une calotte sphérique.