Identification du comportement dynamique de matériaux viscoélastiques - École des Ponts ParisTech Access content directly
Conference Papers Year : 2013

Identification du comportement dynamique de matériaux viscoélastiques

Jean-François Deü
Antoine Legay

Abstract

Les matériaux viscoélastiques sont largement utilisés dans l'industrie pour leurs propriétés amortissantes. Souvent introduits sous la forme d'une couche contrainte, ils dissipent une partie de l'énergie vibratoire sous forme de chaleur. Les propriétés mécaniques de ces matériaux dépendent fortement de certains paramètres environnementaux : la fréquence de sollicitation, la température, la pression et l'état de pré-contrainte. Des essais au viscoanalyseur permettent de mesurer de manière directe l'amplitude du module et le facteur d'amortissement qui caractérisent le matériau viscoélastique sur une gamme de fréquence de l'ordre de [0; 400] Hz, et pour différentes températures. Pour les matériaux dits thermo-rhéologiquement simples, il est possible d'appliquer le principe de superposition temps-température. Cela consiste à appliquer des facteurs de translation aux isothermes des grandeurs viscoélastiques mesurées, de manière à obtenir les courbes maîtresses du matériau. Dans ce travail est présentée une méthode de calcul de ces facteurs de translation basée sur le respect des relations de causalité de Kramers-Kronig. Cette méthode permet de donner un sens physique aux facteurs de translation des isothermes, contrairement à celles généralement utilisées. Celle-ci est appliquée à la caractérisation du Deltane 350 (Paulstra R), un matériau viscoélastique couramment utilisé dans des applications aéronautiques. Le dimensionnement de structures intégrant des matériaux viscoélastiques requiert la définition d'un modèle viscoélastique, en accord avec les principes de la thermodynamique, qui représente le comportement dynamique du matériau. Parmi les modèles viscoélastiques existants, le modèle à dérivée fractionnaire permet de représenter assez fidèlement le comportement viscoélastique, avec seulement 4 paramètres. Ces paramètres sont identifiés à partir des courbes maîtresses obtenues par la méthode proposée. Afin de valider la procédure de caractérisation et de modélisation du matériau viscoélastique proposée, une comparaison entre la mesure et la simulation de la réponse vibratoire d'une structure amortie a été réalisée. La structure testée est une poutre sandwich à coeur viscoélastique (Deltane 350), excitée par un système bobine-aimant (sans contact), et dont la réponse est mesurée par un vibromètre laser à balayage. Un modèle élément fini 3D est utilisé pour calculer la réponse équivalente. Les résultats montrent une bonne correspondance entre calculs et essais.
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Dates and versions

hal-00851969 , version 1 (19-08-2013)

Identifiers

  • HAL Id : hal-00851969 , version 1

Cite

Lucie Rouleau, Jean-François Deü, Antoine Legay. Identification du comportement dynamique de matériaux viscoélastiques. 1ères Journées Jeunes Chercheurs en Vibrations, Apr 2013, France. ⟨hal-00851969⟩
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