Contrôle de la propagation d'ondes guidées dans une plaque piézoélectrique par application de conditions aux limites électriques périodiques

par Nesrine Kherraz

Thèse de doctorat en Physique, spécialité acoustique

Sous la direction de Franck Levassort, Lionel Haumesser et de Bruno Morvan.

Soutenue le 04-05-2017

à Tours , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec SST/12/UMR CNRS 7347 - GREMAN Matériaux, microélectronique, acoustique, nanotechnologies (équipe de recherche) .

Le président du jury était Anne-Christine Hladky.

Le jury était composé de Vicent Romero-Garcia.

Les rapporteurs étaient Claude Richard, Abdelkrim Khelif.


  • Résumé

    L'essor des cristaux phoniques (CP) , structures constituées d'un arrangement périodique de différents matériaux dans des domaines d'applications variés tient principalement aux propriétés exceptionnelles qui permettent le contrôle de la propagation des ondes. Des travaux récents se sont intéressés à l'accordabilité en fréquence des CP. Notamment en insérant des matériaux actifs, il a été montré qu'il était possible de moduler la position en fréquence ou la largeur de bandes interdites sans avoir à changer la géométrie du CP. Dans ce contexte, on étudie la propagation d'ondes de Lamb dans une plaque piézoélectrique homogène couverte par des électrodes disposées périodiquement sur les deux faces. Différentes conditions aux limites électriques (CLE) ont imposées sur ces électrodes afin d'agir sur la dispersion des ondes de Lamb. On montre expérimentalement et numériquement que l'application de ces CLE permet des couplages de modes de Lamb de mêmes symétries ou de symétries différentes.

  • Titre traduit

    Control of guided wave propagation in piezoelectric plate via the application of periodic electrical boundaries conditions


  • Résumé

    One of the most important properties of phononic crystals (PCs) is their ability to prohibit the propagation of acoustic waves in specific frequency ranges called band gaps (BG). Bragg scaterring and mode hybridization are the two principal known mechanisms for BG nucleation. Recently, the interest for BG tunability has grown rapidly. This study concerns the development of a piezoelectric PC that is able to generate and control the propagation of guided Lamb waves, thus offering tunability of the band structure. A piezoelectric plate covered by ID periodic arrangement of thin electrodes is investigated. It is shown that the application of various electrical boundary conditions (EBCs) on the electrodes allows to change the effective properties of the piezoelectric plate. The dispersion of the waves is then electrically tuned and, depending on the applied EBCs, we demonstrate experimentally and numerically the possibility of opening Bragg or hydridization gaps in the subwavelength regime.


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