Contrôle actif de vibration par les Matériaux piézoélectriques

Abstract

Les matériaux piézo-électriques permettent la transformation des contraintes électriques en contraintes mécaniques et vice-versa. Ils sont utilisés comme contrôleurs ou capteurs dans l'industrie. L'analyse du comportement des matériaux piézo-électriques réside en plus de son intérêt propre, l'utilisation de ces matériaux dans des structures dont on veut contrôler soit la forme, soit les modes de vibrations. Le contrôle actif des structures constitue un sujet d'un intérêt capital pour ce mémoire. L'intérêt de ces études est multiple. D'un point de vue plus général, le besoin de stabilité des structures devient de plus en plus important avec le développement des technologies liées aux télécommunications et micro - techniques. Les structures flexibles sont la seule solution d'un point de vue théorique en mesure d'assurer la stabilité. L'objectif de cette recherche consiste à modéliser l'effet de couplage mécanique-électrique et à estimer la forme des structures adaptatives pour le contrôle actif. Nous proposons un exemple d'application du modèle d’une poutre avec un couple actionneur/ capteur piézo-céramique collé et destiné à l'étude du contrôle des vibrations. Le modèle dynamique de la poutre est d'abord présenté analytiquement selon le formalisme d'Euler Bernoulli. Les trois premières formes modales et les fréquences propres de la poutre sont réalisées de manière analytique et calculées par le logiciel Matlab. Les résultats de ce modèle ont été présenté en 4éme chapitre. Pour une application éventuelle du contrôle,l'analyse de cette structure par le logiciel d'élément fini ANSYS est employée pour extraire les formes modales et les fréquences propres. Afin d'évaluer en temps réel la forme de cette structure flexible, un programme Matlab a été développé pour déterminer les réponses d’une poutre encastrée dans des conditions de chargement statique et des conditions aux limites avec et sans control actif. On note que les résultats obtenus par cette méthode sont conformes et montre l’efficacité du control actif.