Analyse et simulation du comportement dynamique des structures composites type sandwich. Application au contrôle actif des vibrations des structures

Abstract

Basé sur des méthodes numériques et en utilisant des dispositifs d’amortissement piézoélectriques actifs, les vibrations des structures composites étudiées de type sandwich sont amorties. L’analyse a conduit au développement de plusieurs modèles élements finis prenant en compte les phénomènes physiques et géométriques intervenants (couplage structures/Patchs piézoélectriques). Ainsi, un modèle d’une plaque sandwich a été conçu et validés en utilisant des logiciels commerciaux tels que Ansys et Matlab. Pour le contrôle des vibrations, deux algorithmes de controleurs LQR et PID sont implémentés et comparés. Lors des simulations, les structures ont été soumises à deux types de sollicitations (excitation impultionelle et harmonique). Pour la validation, une comparaison avec des résultats numériques de la littérature a été faite. Dans la dernière partie de ce travail, une optimisation utilisant un algorithme génétique en contrôle actif de vibrations d’une structure sandwich est proposée fin d’optimiser le positionnement des pastilles. La procédure d’optimisation est basée sur la minimisation l’indice linéaire quadratiqueاستنادًا إلى الأساليب العددية واستخدام أجهزة التخميد الكهروإجهادية النشطة ، فإن الاهتزازات في الهياكل المركبة المدروسة من نوع السندوتشات تكون مخففة. أدى التحليل إلى تطوير العديد من نماذج العناصر المحدودة مع مراعاة الظواهر الفيزيائية والهندسية المعنية (هياكل اقتران / بقع كهرضغطية). لذلك ، كان نموذجا لصفيحة شطيرة تم تصميمه والتحقق من صحته باستخدام البرامج التجارية مثل Ansys و Matlab. للتحكم في الاهتزاز ، يتم تنفيذ خوارزميات تحكم LQR و PID ومقارنتها. خلال عمليات المحاكاة ، تعرضت الهياكل لنوعين من الضغوط (الإلهام والإثارة التوافقية). للتحقق من الصحة ، تم إجراء مقارنة مع النتائج العددية للأدب. في الجزء الأخير من هذا العمل ، يُقترح تحسين باستخدام خوارزمية وراثية للتحكم في الاهتزاز النشط لهيكل شطيرة من أجل تحسين وضع الكريات. يعتمد إجراء التحسين على تصغير المؤشر الخطي التربيعي.Using numerical methods and using active piezoelectric damping devices, the vibrations of the studied sandwich-type composite structures are damped. The analysis of a path during several types of finite elements taking into account the physical and geometric phenomena involved. Thus, models relating to beams and sandwich plates were designed and validated using commercial software such as Ansys and Matlab. For vibration control, two LQR and PID control algorithms are applied and compared. During simulations, the structures were subjected to two types of stress (impultion and harmonic excitation). For validation, a comparison with the numerical results of the literature was made. In the last part of this work, an optimization using a genetic algorithm in active vibration control of a structure is highlighted in order to optimize the positioning of the pellets. The optimization procedure is based on the minimization of the quadratic linear index.