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Récupération d'Energie Vibratoire pour Systèmes de Contrôle Santé Intégré de Structures Aéronautiques (Document en Français)
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Modalités de diffusion de la thèse :
Modalités de diffusion de la thèse :
Auteur : Sainthuile Thomas
Date de soutenance : 12-12-2012
Directeur(s) de thèse : Delebarre Christophe
- Grondel Sébastien
Président du jury : Feuillard Guy
Membres du jury : Basrour Skandar
- Chatillon Sylvain
- Delebarre Christophe
- Grondel Sébastien
- Lefeuvre Elie
- Paget Christophe
- Royer Daniel
Rapporteurs : Lefeuvre Elie
- Royer Daniel
Laboratoire : Département Opto-Acousto-Electronique de l'IEMN - IEMN-DOAE
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Sainthuile, Thomas
Nom
Sainthuile
Prénom
Thomas
Nationalité
Français
Date de soutenance : 12-12-2012
Directeur(s) de thèse : Delebarre Christophe
Delebarre, Christophe
Nom
Delebarre
Prénom
Christophe
Grondel, Sébastien
Nom
Grondel
Prénom
Sébastien
Président du jury : Feuillard Guy
Feuillard, Guy
Nom
Feuillard
Prénom
Guy
Membres du jury : Basrour Skandar
Basrour, Skandar
Nom
Basrour
Prénom
Skandar
Chatillon, Sylvain
Nom
Chatillon
Prénom
Sylvain
Delebarre, Christophe
Nom
Delebarre
Prénom
Christophe
Grondel, Sébastien
Nom
Grondel
Prénom
Sébastien
Lefeuvre, Elie
Nom
Lefeuvre
Prénom
Elie
Paget, Christophe
Nom
Paget
Prénom
Christophe
Royer, Daniel
Nom
Royer
Prénom
Daniel
Rapporteurs : Lefeuvre Elie
Lefeuvre, Elie
Nom
Lefeuvre
Prénom
Elie
Royer, Daniel
Nom
Royer
Prénom
Daniel
Laboratoire : Département Opto-Acousto-Electronique de l'IEMN - IEMN-DOAE
Ecole doctorale : Sciences pour l'ingénieur (SPI)
Discipline : Electronique. Micro et nano technologie
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Récupération d’énergieSHMPiézoélectricitéVibrations mécaniquesOndes de Lamb, MEF, Structures aéronautiques
Contrôle de santé intégré -- thèses et écrits académiquesTransfert d'énergie -- thèses et écrits académiquesAéronautique -- Économies d'énergie -- thèses et écrits académiquesEndommagement, Mécanique de l' -- thèses et écrits académiquesÉléments finis, Méthode des -- thèses et écrits académiques
Résumé : L’objectif de cette thèse est de réaliser un système de Contrôle Santé Intégré des structures aéronautiques (CSI ou SHM) autonome et à double-fonctionnalité. Ce système doit être en mesure d’assurer son autonomie énergétique tout en réalisant les tâches de détection et de localisation des endommagements. La technique retenue pour alimenter ce système est basée sur la récupération d’énergie vibratoire par transducteurs piézoélectriques SHM collés. Durant ces travaux, un modèle analytique complet de la chaîne de récupération d’énergie vibratoire a d’abord été créé. Ce modèle, validé par la Méthode des Éléments Finis (MEF), permet d’améliorer le rendement du système en déterminant les dimensions, les locali- sations et le type de matériau piézoélectrique idéals des transducteurs. Ce modèle a ensuite été étendu à une configuration plus représentative des conditions de vibrations d’une structure en vol. Une bonne corrélation entre les résultats provenant du modèle prédictif et les essais sur un banc de mesures a été mise en évidence. Une puissance de 1.67mW a été récupérée et la capacité large bande des transducteurs a été vérifiée. L’application de la récupération d’énergie au contrôle de structures composites en cours d’assemblage sur les lignes de production a également été étudiée. Dans ce cas, un transducteur stratégiquement localisé et alimenté par une source de tension disponible génère des ondes de Lamb dans la structure afin de pallier l’absence de vibrations naturelles. Un réseau de transducteurs secondaires disséminés sur cette structure récupère et convertit cette énergie vibratoire en énergie électrique. Une puissance de 7.36 mW a été récoltée et ce système a été en mesure de détecter une chute d’outil sur le composite et d’éclairer de façon autonome une diode électroluminescente (DEL) simulant ici la consommation de la transmission sans fil de l’information.
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : Récupération d’énergieSHMPiézoélectricitéVibrations mécaniquesOndes de Lamb, MEF, Structures aéronautiques
Contrôle de santé intégré -- thèses et écrits académiquesTransfert d'énergie -- thèses et écrits académiquesAéronautique -- Économies d'énergie -- thèses et écrits académiquesEndommagement, Mécanique de l' -- thèses et écrits académiquesÉléments finis, Méthode des -- thèses et écrits académiques
Résumé : L’objectif de cette thèse est de réaliser un système de Contrôle Santé Intégré des structures aéronautiques (CSI ou SHM) autonome et à double-fonctionnalité. Ce système doit être en mesure d’assurer son autonomie énergétique tout en réalisant les tâches de détection et de localisation des endommagements. La technique retenue pour alimenter ce système est basée sur la récupération d’énergie vibratoire par transducteurs piézoélectriques SHM collés. Durant ces travaux, un modèle analytique complet de la chaîne de récupération d’énergie vibratoire a d’abord été créé. Ce modèle, validé par la Méthode des Éléments Finis (MEF), permet d’améliorer le rendement du système en déterminant les dimensions, les locali- sations et le type de matériau piézoélectrique idéals des transducteurs. Ce modèle a ensuite été étendu à une configuration plus représentative des conditions de vibrations d’une structure en vol. Une bonne corrélation entre les résultats provenant du modèle prédictif et les essais sur un banc de mesures a été mise en évidence. Une puissance de 1.67mW a été récupérée et la capacité large bande des transducteurs a été vérifiée. L’application de la récupération d’énergie au contrôle de structures composites en cours d’assemblage sur les lignes de production a également été étudiée. Dans ce cas, un transducteur stratégiquement localisé et alimenté par une source de tension disponible génère des ondes de Lamb dans la structure afin de pallier l’absence de vibrations naturelles. Un réseau de transducteurs secondaires disséminés sur cette structure récupère et convertit cette énergie vibratoire en énergie électrique. Une puissance de 7.36 mW a été récoltée et ce système a été en mesure de détecter une chute d’outil sur le composite et d’éclairer de façon autonome une diode électroluminescente (DEL) simulant ici la consommation de la transmission sans fil de l’information.
Type de contenu : Texte
Format : PDF
Format : PDF
Identifiant : uvhc-ori-oai-wf-1-847
Type de ressource : Thèse
Type de ressource : Thèse