Développement par éléments finis de la région active d'une structure intelligente multi-couches

Abstract

Cette recherche a pour objectif d'étudier l'intégration de modules actionneurs dans les structures en composite carbone/époxy et de développer un outil d'analyse qui faciliterait la conception de structures actives complexes telles que des structures multi-couches de composites avec des modules actionneurs piézo-électriques intégrés. Tout d'abord, la correspondance entre les déformations piézo-électriques et les déformations thermique a été établie et une approche permettant de simuler les effets piézo-électrique [i.e. piézo-électriques] par des effets thermiques a été posée. De plus une méthode d'utilisation de cette approche thermique dans MSC/NASTRAN a été proposée afin de permettre l'analyse de structures complexes comportant des actionneurs piézo-électriques. En second lieu, un code d'éléments finis tri-dimensionnel piézo-électrique a été développé sur MATLAB afin de valider numériquement l'analogie thermique. Cette validation a été faite en comparant les résultats de l'approche thermique à ceux obtenus avec le code piézo-électrique complet sur MATLAB. Troisièmement, une procédure de fabrication de structures complexes multi-couches avec des actionneurs piézo-électriques a été développé [i.e. développée] afin de pouvoir valider expérimentalement l'approche thermique. Ainsi, des poutres multi-couches de composite carbone/époxy comportant un module actionneur ont été fabriquées et des analyses dynamiques ont été effectuées. Leur comportement dynamique a été comparé avec celui prédit par le modèle thermique obtenu avec MSC/NASTRAN en guise de validation expérimentale. Finalement, une étude préliminaire de l'effet de l'intégration d'actionneurs sur les propriétés mécaniques de la structure a été effectuée. Au cours de cette étude, une méthode de surveillance de l'état de santé de l'actionneur a été proposée et un plan d'expérience a été utilisé afin d'analyser les résultats.