Article de référence | Réf : RE82 v1

Principe du M3C
M3C, matériau composite à comportement contrôlé

Auteur(s) : Cédric MAUPOINT, Gildas L’HOSTIS, Hervé DROBEZ, Fabrice LAURENT, Bernard DURAND, Georges MEYER

Date de publication : 10 juil. 2007

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INTRODUCTION

Ce nouveau matériau adaptatif, léger et résistant, se déforme sous l’action d’un changement d’environnement. Une structure active M3C peut constituer un actionneur en s’affranchissant des liaisons mécaniques. Des applications sont envisagées pour l’aéronautique, l’aérospatial et l’énergétique.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re82


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2. Principe du M3C

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....

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MONNER (H.P.) -   Smart Materials for Active Noise vibration reduction  -  . German Aerospace Center(DLR), Institute of Composite Structure and Adaptative Systems, Lilienthalplatz 7, D-38108 Brunwick, Germany, Novem – Noise and Vibration: Emerging methods, Saint-Raphael-France, 18-21 (avril 2005).

  • (2) - GIURGIUTIU (V.) -   Actuator and Smart Structures  -  . Encyclopedia of Vibration. Academic Press (2001).

  • (3) - DROBEZ (H.), L’HOSTIS (G.), LAURENT (F.), DURAND (B.), MEYER (G.) -   Controlled Behaviour of Composite Material (CBCM) with a conductive active layer  -  . JEC Composite Magazine, no 22, pages 66-69 (janvier-février 2006).

  • (4) - DROBEZ (H.) -   Matériau Composite à Comportement Contrôlé  -  . Thèse de doctorat, université de Haute-Alsace (2006).

  • (5) - L’HOSTIS (G.), DROBEZ (H.), LAURENT (F.), DURAND (B.), MEYER (G.) -   Thermal Ageing of an Active Composite Witeh an Internal Source of Heat  -  . 12th European Conference on Composite Materials ECCM12, Biarritz (29 août-1er sept. 2006).

  • ...

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