Soutenance de thèse de Youssera EL ARCHI

Dans le cadre de cette thèse cifre avec Safran Composites, il est question d'étudier des technologies amortissantes pour les structures tournantes des nouvelles générations de turboréacteurs d'avion afin de minimiser les effets des instabilités vibratoires comme le flottement. Certaines technologies d'amortissement reposent sur l'introduction d'élastomère dissipatif dans la structure soit en surface (patch viscoélastique contraint) soit dans le matériau composite au niveau de la microstructure (fonctionnalisation). C'est pourquoi la première partie de ce travail est dédiée à la caractérisation expérimentale du comportement élasto-dissipatif d'un élastomère cible pour cette application. Cette caractérisation a consisté en des essais statiques et dynamiques sur une certaine plage de fréquences et d'amplitudes et sur différents modes de sollicitation. A partir de ces observations, un modèle de loi de comportement phénoménologique basé sur le modèle de Maxwell généralisé est proposé et permet de prédire la réponse du matériau de l'étude à différentes sollicitations. Un point particulier est porté sur la prise en compte de l'effet Payne par une approche originale. L'identification des paramètres du modèle à la fois dans le domaine temporel et fréquentiel est réalisée à l'aide d'une méthode robuste et rapide. L'implémentation de la loi de comportement dans un code de calculs éléments finis a permis de valider l'approche sur des simulations d'essais multi-axiaux. Puis, une étude numérique comparative de différentes solutions d'amortissement se basant sur l'introduction d'élastomère à l'échelle de la microstructure d'un composite est effectuée premièrement dans le cadre de la viscoélasticité linéaire, puis, en non-linéaire en utilisant la loi de comportement identifiée pour l'élastomère.

Within the framework of this thesis with Safran, this work aims to study damping technologies for the rotating structures of the new generations of aircraft turbojets in order to minimize the effects of vibratory instabilities such as flutter. Some damping technologies rely on the introduction of dissipative elastomer in the structure either on the surface (constrained viscoelastic patch) or in the composite material at the microstructure level (hybridization). This is why the first part of this work is dedicated to the experimental characterization of the elasto-dissipative behavior of a target elastomer for this application (a carbon black filled rubber). This characterization consisted of static and dynamic tests over a certain range of frequencies and amplitudes and on different loading types (uni-axial and bi-axial). From these experimental observations, a phenomenological behavior model based on the generalized Maxwell model is suggested. A particular point is made on the consideration of the Payne effect by an original approach. The identification of the parameters of the model in both the time and frequency domains is performed using a robust and fast method. The model describes fairly well the behavior of the material. The implementation of the behavior law in a finite element code allowed to validate the approach on multi-axial test simulations. Then, a comparative numerical study of different damping solutions based on the introduction of elastomer at different scales in a composite material (microscopic and macroscopic introduction) is carried out. This study is first conducted within the framework of linear viscoelasticity, then, in non-linear viscoelasticity using the law model identified for the elastomer.