Principe du M3C
M3C, matériau composite à comportement contrôlé

2.1 Fonctionnement

Le concept du M3C consiste non pas à insérer dans la structure composite des éléments actifs (piézo-électriques, à mémoire de forme, magnétostrictif, etc.) mais à transformer la totalité de cette structure en une structure active .

On l’obtient en combinant une élévation de température avec la propriété d’anisotropie du matériau (figure 2). Par exemple, si les couches du stratifié ont des propriétés de dilatation thermique différentes (α ) et/ou si un gradient de température est appliqué, l’allongement différentiel des couches provoque des contraintes internes. Celles-ci sont homogènes au sein de la structure et la font fléchir (figure 3).

La structure doit être organisée afin d’obtenir la déformation recherchée (figure 4). La particularité du M3C repose sur la manière dont est générée la source de chaleur et sur les renforts actifs. Ces derniers sont généralement en carbone (multifilaments, microsphères, etc.). Connectés à un générateur de courant, ils deviennent par effet Joule des générateurs thermiques (figure 5). La déformation de la structure peut donc être contrôlée par le générateur de courant via le champ de température.

L’intérêt de ce nouveau matériau est que la structure devient un actionneur à part entière. Une conséquence est la suppression des phénomènes d’endommagement liés à la présence d’actionneurs externes ou internes (concentration de contrainte) et des performances en termes d’effort et de déplacement, liées non pas à l’actionneur mais à la conception même de la structure.

Ce principe est illustré à partir de deux plaques composites tests (figure 6) : une plaque mince et une plaque sandwich....