Détermination des flux d'énergie dans des plaques composites ou traitées parpatch vico-contraints amortissants

Determination of energy fluxes in composite plates or processed by Vico-constrained damping patch

• Auteur / Autrice : Asma Werhani
• Direction : Bruno Martin, Ali El Hafidi, Béatrice Lay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 06/12/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l'Environnement (DRIVE) (Nevers)
• Jury : Président / Présidente : Xiao-Jing Gong
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marta Herraez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xiao-Jing Gong, Abdelhamid Elamri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes (mécanique)

Énergie mécanique

Thermographie

Mots clés libres

Patch viscoélastique

Thermographie infrarouge

Caméra thermique

Amortissement des vibrations

Viscoelastic patch

Infrared thermography

Thermal camera

Vibration damping

Résumé

L'allégement des structures est un enjeu important dans le monde des transports. A l'opposé pour l'amélioration du confort, on demande aujourd'hui des performances croissantes en particulier dans le domaine vibratoire et acoustique, ce qui conduit à l'ajout de matériaux amortissant. Le travail de recherche envisagé consiste en l'optimisation vibratoire des structures par l'ajout de patches viscoélastiques amortissants positionnés judicieusement. La principale fonction des viscoélastiques utilisés pour améliorer les performances vibro-acoustiques, est de fournir un mécanisme de dissipation de l'énergie mécanique. Cette atténuation du bruit et des vibrations provoque une conversion de l'énergie mécanique en énergie thermique, qui, après diffusion dans la structure, disparaitra par différents mécanismes d'échanges thermiques. Pour optimiser les positions et les formes des patches utilisés pour la réduction des niveaux vibratoires, une modélisation du comportement dynamique des structures patches doit être effectuée. La thermographie infrarouge permettant de mesurer les champs thermiques de surface peut alors mettre indirectement en évidence les zones de contraintes mécaniques qui sont apparues dans le matériau viscoélastique amortissant Ces mesures, associées à la modélisation thermomécanique des phénomènes, permettront alors de localiser les zones à traiter à l'aide de patches viscoélastiques avec un ajout minimum de poids et une efficacité maximale. Ce travail comporte un volet théorique avec le développement de modèles permettant de décrire le comportement thermomécanique des structures patchées et un volet expérimental avec la mise au point d'une méthodologie, basée pour l'utilisation de la caméra thermique, pour l'identification des zones à forte énergie de déformation. Les mesures seront réalisées sur des structures sollicitées mécaniquement à différentes fréquences. On déduira l'état de contrainte de l'ensemble des patchs positionnés se trouvant dans le champ de vision de la caméra thermique.

Lightening structures is an important issue in the world of transport. On the other hand, for the improvement of comfort, increasing performance is demanded today, particularly in the vibratory and acoustic field, which leads to the addition of damping materials. The proposed research work consists in the vibrational optimization of the structures by the addition of viscoelastic patches damping positioned wisely. The main function of the viscoelastic used to improve the vibro-acoustic performances, is to provide a mechanism of dissipation of mechanical energy. This attenuation of noise and vibrations causes a conversion of mechanical energy into thermal energy, which, after diffusion into the structure, will disappear by different heat exchange mechanisms. To optimize the positions and shapes of the patches used for the reduction of the vibratory levels, a modeling of the dynamic behavior of the patch structures must be performed. The infrared thermography used to measure the surface thermal fields can then indirectly reveal the zones of mechanical stresses that have appeared in the damping viscoelastic material. These measurements, combined with the thermo-mechanical modeling of the phenomena, will then make it possible to localize the areas to be treated using viscoelastic patches with a minimum weight addition and maximum efficiency. This work includes a theoretical part with the development of models allowing to describe the thermomechanical behavior of the patched structures and an experimental part with the development of a methodology based on the use of the thermal camera for the identification of zones with high deformation energy.Measurements will be carried out on mechanically loaded structures at different frequencies. The state of stress of the set of positioned patches located in the field of view of the thermal camera will be deduced.