De meilleures structures en sandwich pour le secteur des transports

Publié par Redbran le 01/09/2015 à 00:00
Source et illustration: Europa
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Les structures en sandwich sont faites de deux faces de composites entre lesquelles est pris un cœur de mousse ou de nid d'abeilles. Elles sont remarquables par leur solidité et leur légèreté. Un nouveau système piézoélectrique de contrôle par rétroaction modifiera leur forme pour contrer un problème courant de réaction à l'impact.


Smart Sandwich Structures
Les composites associent deux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) ou plus, préservant la structure de chacun (ils ne sont pas mélangés) afin de bénéficier des propriétés des deux. Les structures en sandwich, très légères et résistantes, sont très utilisées par le secteur des transports (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou...), où un poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) plus élevé augmente la consommation de carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) et les rejets associés. Cependant, elles sont sujettes aux fissures et au décollement en cas d'impact à faible vitesse (On distingue :).

Les scientifiques du projet IMPACTSMART SANDWICH (Active control of impact response of smart sandwich structures), financé par l'UE, ont mis au point (Graphie) un algorithme de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) par rétroaction pour réduire l'effet des impacts à faible vitesse.

Les chercheurs ont modélisé la structure en sandwich sous forme de quelques couches séparées, pour prévoir correctement les contraintes aux interfaces avec un minimum de calculs. Ils ont appliqué des méthodes mathématiques sophistiquées pour prévoir l'évolution dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) de l'impact, des déplacements, du potentiel électrique (Le potentiel électrique est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de...), des vitesses, des pressions et des contraintes. Cette méthode utilise environ 1 % de la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de calcul nécessaire pour un modèle classique complet d'un système projectile-cible.

Bien entendu, le gain en termes de calcul est inutile si les résultats sont trop éloignés de la réalité. Les scientifiques d'IMPACTSMART SANDWICH ont donc vérifié la valeur de leur méthode en la comparant avec des résultats publiés, numériques et expérimentaux, ainsi qu'avec leurs propres mesures expérimentales conduites sur une configuration de test faite sur mesure.

Les scientifiques ont utilisé le modèle mécanique d'impact et des algorithmes d'optimisation contrainte pour concevoir une technique d'identification des impacts. Elle détermine tous les paramètres associés à l'impact, puis calcule la réaction à l'impact (locale et globale), ce qui lui permet de déterminer la possibilité de décollement et d'écrasement du cœur. Un algorithme de contrôle actif par rétroaction active pilote une couche superficielle de céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre),...) piézoélectrique, qui réduit la force de l'impact via un système de modification de la forme. L'équipe a aussi quantifié l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) stockée dans les actionneurs piézoélectriques pendant l'impact, dans l'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) de la récupérer.

Les résultats ont été présentés via quatre publications dans des revues scientifiques à comité de lecture, et trois publications de conférence. Cette technique améliorera la conception des composites ainsi que leur surveillance et leur inspection en service, apportant une contribution importante à la compétitivité du secteur de la fabrication des composites en UE.
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