Création de structures actives à l'aide d'alliages à mémoire de forme

par Adoum Waibaye

Thèse de doctorat en Génie Civil

Sous la direction de Jean-François Destrebecq et de Xavier Balandraud.

Soutenue le 12-09-2016

à Clermont-Ferrand 2 , dans le cadre de École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme) (laboratoire) et de Institut Pascal (laboratoire) .

Le président du jury était Shabnam Arbab Chirani.

Le jury était composé de Jean-François Destrebecq, Xavier Balandraud, Koina Rodoumta.

Les rapporteurs étaient Hervé Louche, Robert Peyroux.


  • Résumé

    Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont des matériaux métalliques qui présentent des propriétés thermomécaniques particulières, et notamment l’effet mémoire de forme. L’étude réalisée durant la thèse concerne la création de systèmes actifs double-sens à l'aide de fils AMF à effet mémoire simple-sens. Trois modèles analogiques simples, représentant trois catégories de solutions constructives, ont été développés. Ces modèles correspondent à des types de couplages mécaniques différents entre un (ou des) fil(s) AMF et une structure mécanique. Par exemple, le modèle le plus simple consiste à utiliser un unique fil AMF couplé à un système mécanique constitué d’une structure monolithique déformable. Lorsque l’on chauffe l’AMF, on active l’effet mémoire de forme, ce qui entraîne une déformation de la structure. Lorsque l’on refroidit l’AMF, la rigidité propre de la structure entraîne une déformation dans le sens inverse à celui de la phase de chauffage. Plusieurs démonstrateurs ont été également construits et analysés durant la thèse. Cette étude montre la possibilité de concevoir des structures actives pilotées par des AMF, ce qui ouvre des perspectives pour le contrôle des déformations ou des contraintes dans des structures.

  • Titre traduit

    Creation of active structures using shape memory alloys


  • Résumé

    Shape memory alloys (SMA) are metallic materials that have particular thermomechanical properties, including the shape memory effect. The study carried out during the thesis concerns the creation of two-way active systems using SMA wires exhibiting one-way memory effect. Three simple analog models, representing three classes of constructive solutions, have been developed. These models correspond to different types of mechanical coupling between one (or more) SMA wire(s) and a mechanical structure. For example, the simplest configuration is a single SMA wire coupled to a mechanical system consisting of a deformable monolithic structure. When the SMA is heated, the shape memory effect is activated, which causes the deformation of the structure. When cooling the SMA, the inherent rigidity of the structure causes a deformation in the opposite direction to that of the heating phase. Several demonstrators were also constructed and analyzed during the thesis. This study demonstrates the possibility of designing active structures driven by SMAs, which opens prospects for the control of deformations or stresses in structures.


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