Modélisation de l’amortissement viscoélastique dans les panneaux sandwichs en nids-d’abeilles

Abstract

Les structures en nids-d’abeilles sont constituées d’une répétition de sous-structures régulièrement disposées et sollicitées dans l’espace. Le comportement d’une nouvelle conception de cellule en nid-d’abeilles est analysé par un modèle analytique raffiné développé et validé par des simulations numériques. À la différence des modèles classiques d’homogénéisation du nid d’abeilles, nous avons introduit tous les effets des mécanismes de déformations. L’homogénéisation de ces structures permet d’obtenir un solide homogène équivalent et de réaliser des simulations beaucoup plus efficaces. La modélisation numérique de structures en nid-d’abeilles est trop longue et fastidieuse en raison de la complexité de la structure. Contrairement aux méthodes classiques, les parois courbées sont prises en compte, conduisant à des propriétés mécaniques inhabituelles. Les nids-d’abeilles avec un coefficient de Poisson négatif dans le plan sont connus sous le nom auxétiques et offrent une amélioration des propriétés mécaniques telles que l’absorption d’impact, l’amortissement des vibrations. L’ajout d’une couche de matériau viscoélastique entre les peaux de panneaux en sandwichs permet d’intégrer l’amortissement à la structure, améliorant ainsi les propriétés dynamiques de la structure finale. Un modèle simple de caractérisation des solides viscoélastiques basés sur des modèles rhéologiques est utilisé. Il permet de faire le lien avec la viscoélasticité temporelle de type fluage ou relaxation et de proposer des modèles de description des modules dynamiques. Une description basée sur des caractéristiques complexes du matériau est donc plus apte à décrire la viscoélasticité dans ce domaine. L’amortissement des panneaux sandwich à coeurs en nid-d’abeilles est analysé avec plusieurs topologies de cellules de noyaux en matériaux viscoélastiques soumises aux divers chargements dynamiques. L’effet de la géométrie et des modules viscoélastiques de noyaux cellulaires sur les propriétés d’amortissement est analysé et commenté. Le comportement à l’écrasement des tubes droits à parois minces a été déterminé et étudié sous une charge d’impact axiale. Le principal paramètre dans la conception de ces structures est la géométrie de la section transversale. Six sections transversales ont été étudiées par des simulations dynamiques par éléments finis. Les résultats des simulations ont montré que l’absorbeur d’énergie à section transversale courbée conventionnelle a une efficacité de la force d’écrasement la plus élevée.