De l'étude du comportement cyclique des alliages à mémoire de forme à leur caractérisation dynamique
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work focused on the characterisation of the dynamic behaviour of Shape Memory Alloys (SMA) in order to develop the use of these alloys in structural vibration control. The SMA cyclic behaviour is studied in a detailed way in order to set up theoretical and experimental tools for SMA dynamic characterisation. The first part of the study investigates experimentally the cyclic behaviour of SMA and more particularly, the influence of strain rates on three different materials (one NiTi and two CuAlBe). The thermal dissipation aspect is also studied using an infrared camera. A phenomenological model is then presented with the purpose of modelling the behaviour's changes due to the cycling. Through the introduction of the thermodynamics first principle, a study of the heat equation is developed in order to predict the temperature evolution during a cyclic tensile test. As a conclusion of this part, a panel of numerical results obtained with the phenomenological cyclic SMA model and the heat equation are compared with the experimental observations. At last, some tools are developed in order to permit dynamic characterisation of SMA. From a theoretical stand point, an equivalent complex Young modulus is introduced and adapted to the case of SMA. Experimentally, an original device based on wavelet analysis is introduced. Therefore, this experimental device is used to characterize the dynamic behaviour of two CuAlBe alloys.
Abstract FR:
Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont pour objectif d'approfondir les connaissances sur le comportement dynamique des alliages à mémoire de forme (AMF), pour développer leur utilisation dans le contrôle de structure. Dans cette optique le comportement cyclique des AMF à été étudié afin de pouvoir mettre en place différents outils de caractérisation dynamique des AMF. Trois axes se dégagent de ce mémoire. Dans un premier temps une étude expérimentale approfondie du comportement cyclique des AMF est menée sur trois alliages : un NiTi et deux CuAlBe. L'influence de différents paramètres, tel que la vitesse de sollicitation, sur le comportement mécanique de ces alliages est étudiée. De plus, des mesures de champs de température à la surface des éprouvettes sont réalisées en utilisant une caméra infra-rouge. La seconde partie de ce travail développe un modèle phénoménologique prenant en compte l'évolution du comportement mécanique du matériau au cours du cyclage. En introduisant le premier principe de la thermodynamique, une étude de l'équation de la chaleur est menée afin de prédire l'évolution de la température en surface de l'éprouvette. Cette partie se termine sur une validation numérique des modèles. Pour finir, différents outils sont mis en place pour permettre la caractérisation dynamique des AMF. D'un point de vue théorique la notion de module d'Young complexe équivalent est présenté. Au niveau expérimental, un système original est mis en place pour mettre en évidence le comportement non linéaire des AMF. L'analyse des résultats expérimentaux est ensuite réalisée en employant une méthode de transformée par ondelettes.