Analyse expérimentale et simulation du comportement mécanique des élastomères magnétorhéologiques investigation de mécanisme d’amortissement des vibrations

Abstract

Les élastomères magnétorhéologiques (MRE) sont des composites intelligents constitués d'une matrice élastomère renforcée par des particules ferromagnétiques, capables de modifier réversiblement leur rigidité et leur capacité d'amortissement sous l'effet d'un champ magnétique externe. Ces matériaux offrent un fort potentiel pour le contrôle actif des vibrations dans des domaines tels que l'automobile, l'aéronautique et le génie civil. La présente étude vise à mieux comprendre comment le champ magnétique influence non seulement la rigidité (effet magnétorhéologiques), mais aussi la dissipation d'énergie sous sollicitation, en identifiant les contributions relatives de la viscoélasticité de la matrice, des interactions particule-particule et des phénomènes d'interface. Cette démarche s'articule autour de trois étapes complémentaires : " La première étape consiste en la conception et l'élaboration de composites MRE avec différentes fractions volumiques de particules de fer, de matrice élastomère (silicone) et deux modes de fabrication (isotrope et anisotrope sous champ magnétique). " La deuxième étape est dédiée à l'analyse expérimentale du comportement mécanique. Des essais d'analyse mécanique dynamique (DMA), de cisaillement sous champ magnétique variable sont réalisés pour étudier l'évolution des modules de conservation et de perte, le facteur de perte, ainsi que les effets non linéaires. L'influence de paramètres clés tels que la fréquence, l'amplitude de déformation et l'intensité du champ magnétique est systématiquement analysée. " La troisième étape repose sur la modélisation par une approche numérique en utilisant le réseau de neurones. Un modèle est proposé pour simuler le comportement magnéto-viscoélastique des MRE. Ce modèle est validé à l'aide des données expérimentales, permet d'explorer les zones de dissipation d'énergie et offrant une vision fine des mécanismes d'amortissement. Les résultats obtenus mettent en évidence le potentiel élevé des élastomères magnétorhéologiques comme éléments d'amortissement dans des applications industrielles exigeantes, et propose des pistes d'optimisation pour des applications réelles de contrôle vibratoire intelligent.