Identification des propriétés dynamiques et simulation du comportement vibratoire des plaques en matériaux composites adaptatifs

Abstract

Le travail réalisé constitue une contribution à la détermination de la réponse vibratoire non linéaire des plaques sandwichs en élastomère magnétorhéologique et se compose de quatre chapitres ; un premier chapitre bibliographique est consacré à introduire le développement des matériaux composites, les matériaux composites sandwichs, les élastomères et les élastomères chargés, le comportement et les modèles des matériaux viscoélastiques. En fin du chapitre, nous mettons l'accent sur les matériaux et les structures en élastomère magnétorhéologique. Dans le deuxième chapitre, nous présentons un rappel de la théorie des matériaux sandwichs et faisons un modèle mathématique des plaques sandwichs soumises à un champ magnétique afin de bien définir les équations régissent le comportement dynamique de ces matériaux. Dans le troisième chapitre, on a développé une approche numérique de résolution en utilisant la méthode de Ritz avec une formulation énergétique. Un code du calcul numérique a été élaboré en langage Matlab pour déterminer les propriétés amortissantes de la plaque sandwich. Des simulations numériques par la méthode des éléments finis sous le code de calcul Abaqus ont été menées et validées, pour montrer la simplicité, la généricité, l'efficacité et les performances de ce code quelle que soit la dépendance en fréquence du modèle viscoélastique. Dans le quatrième chapitre, une identification expérimentale des propriétés en cisaillement d'un élastomère chargé par 30% de microparticules de fer à 100 Hz, est présentée en premier lieu. Par la suite, une analyse expérimentale de la réponse vibratoire en amplitude des trois plaques ayant un élastomère chargé par 20%, 30% et 40% de microparticules de fer soumises à une excitation harmonique par une force magnétique. Afin d'évaluer l'effet du champ magnétique sur la réponse des plaques, nous avons exposé ces dernières à un champ magnétique variable. Les résultats trouvés sont comparés à ceux calculés par l'approche numérique et le modèle FEM sous Abaqus