Amortissement vibratoire et anéchoïsme par traitement non-linéaire d'éléments piézoélectriques

par Adil Faiz

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Daniel Guyomar et de Lionel Petit.

Soutenue en 2006

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Les thématiques du LGEF englobent le développement des matériaux adaptatifs et de systèmes électroactifs. Les amortisseurs semi-passifs piézoélectriques constituent à ce titre l'une des déclinaisons les plus récentes de ces travaux. Dans ce cadre, une technique originale appelée SSD (Synchronized Switch Damping) a été développée en s'articulant sur un traitement non linéaire de la tension générée par les éléments piézoélectriques. Cette technique d'une grande universalité permet d'augmenter significativement les performances de systèmes d'amortissement de structures, de concevoir des éléments de récupération d'énergie ou encore d'effectuer de l'anéchoïsme. Mes travaux de thèse ont consisté à adapter la technique SSD au contrôle de l'onde acoustique réfléchie et de l'onde transmise par une paroi dans un conduit circulaire. L'objectif est de parvenir à un contrôle vibroacoustique du système permettant une diminution des champs de pression transmise et réfléchie. Dans ce but, un modèle analytique intégrant les phénomènes vibratoires et acoustiques a permis d'estimer l'atténuation obtenue en réflexion et en transmission. Ces estimations ont été validées à l'aide d'un dispositif expérimental constitué d'un conduit équipé d'une terminaison SSD permettant des atténuations de l'ordre de 15dB en réflexion etd e 7dB en transmission pour une excitation de type Burst. Le comportement fréquentiel de l'amortisseur SSD a également été estimé grâce à une excitation au balayage (Sweep). Des atténuations de l'ordre de 16dB en transmission sur 1 bande de 600Hz montrent aussi le caractère large bande de l'amortisseur. Finalement une approche probabiliste est appliquée pour résoudre le problème d'une excitation réaliste "large bande" simulée expérimentalement par un bruit blanc. Des atténuations significatives montrent l'intérêt qui peut apporter la loi probabiliste pour ce type d'excitation. De plus, les performances d'un panneau acoustique à absorbeurs SSD multiples ont été évaluées par simulation à l'aide d'un Modèle à Eléments Finis (code ANSYS), établissant ainsi la faisabilité de systèmes absorbants à large bande fréquentielle


  • Résumé

    Several semi passive techniques were previously developed at the LGEF laboratory to address the problem of structural vibration damping and noise reduction. These techniques, called SSD for “Synchronized Switch Damping”, consist in a non-linear processing of the voltage on a piezoelectric element. It is implemented with a simple switch driven during short periods synchronously with the structure motion. The switch connects the piezoelectric element to a circuit, which can be either a simple short circuit (SSDS), a small inductor (SSDI) or voltage sources (SSDV). In the case of the SSDS technique the voltage is briefly forced to zero, in the case of the SSDI it is reserved and in the case of the SSDV it is reversed around a continuous voltage. The experimental set-up consists of tube split in 2 regions by a piezoelectric element (BUZZER). A loudspeaker generates a tone acoustic wave in the first volume. Two microphone measures the reflected and transmitted acoustic wave in the two areas. The piezoelectric element is modelled by a simple lumped model. This model was theoretically developed allowing the simulation of the buzzer in Matlab and Ansys environment. Due to this mechanism, a good attenuation is obtained in reflection (30dB) and transmission (15dB) wave with an impulsionnelle excitation and around (16dB) attenuation is observed over a 600Hz wide frequency band in transmission using a sweep excitation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 150-155. Publications de l'auteur p. 148-149

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3106)
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