Contrôle des structures par couches piézoélectriques.

Abstract

Le contrôle des vibrations est désormais l'un des domaines les plus importants de l'ingénierie, tant dans le secteur industriel que dans le domaine de la recherche. Cette étude concerne le contrôle actif de vibration utilisant des matériaux piézoélectriques, l'utilisation de ces matériaux est l'un des moyens les plus importants pour contrôler les vibrations dans les systèmes mécaniques, et en raison des propriétés uniques de convertissement électromécaniques. La méthode des éléments finis est utilisée pour l’analyse modale et dynamique du système couplé et aussi programmée sous MATLAB et simulée avec le code ANSYS apdl. La bibliothèque de ce dernier disposant plusieurs d'éléments solides (SOLID5, SOLID226…) pour modéliser les effets piézoélectriques, un maillage spécial doit être utilisée pour bien quantifier les problème d'interaction mécanique électrique. La modélisation du problème d'interaction électrique / mécanique, permet de définir les matrices de système d’état utilisée dans le contrôle actif. Deux méthodes de modélisation sont appliquées pour déterminer les trois matrices de systèmes d’état, la première pour les plaques en matériaux isotropes est basé sur les modes et les fréquences naturelles, et la seconde basée sur la méthode des éléments finit afin de déterminer les matrices des rigidités et des masses pour les plaques composites. Le contrôleur LQR est implémenté sous MATLAB, pour développer un prototype de contrôle actif des vibrations d’une plaque isotrope ou composite intégrant des actionneurs et des capteurs piézoélectriques. Les résultats obtenus dans la méthode concernent la plaque isotrope est bons à ceux obtenus théoriquement, le modèle de la plaque composite est aussi validé. Le travail traite une nouvelle approche sur le contrôle actif des structures sous l’évolution d’endommagement sur les différents plis d’une plaque en matériaux composites graphite / époxy de stratifiée [30,-30]s en composite.