Panneaux en nid d'abeille désordonné optimisés pour minimiser les impacts structurels des charges non stationnaires sur les composants aéronautiques et aérospatiaux – DIZZY

Le concept de la localisation d'Anderson présente un potentiel encore inexploité qui pourrait contribuer à améliorer l'ingénierie aérospatiale et du transport en permettant le développement de matériaux légers et robustes capables d'atténuer les charges dynamiques non stationnaires à haute énergie. Initialement développé pour expliquer la transition métal-isolant dans les métaux purs, le phénomène s'est rapidement avéré omniprésent dans toutes les équations d'ondes pour les milieux désordonnés. Or, malgré les études théoriques et expérimentales sur ce phénomène dans divers domaines et les modèles/équations développés depuis plus de 50 ans, les applications pratiques pour la conception de nouveaux matériaux et structures sont encore rares, en particulier dans le domaine de la vibroacoustique. Le projet DIZZY rassemble des compétences couvrant les aspects théoriques, numériques et expérimentaux pour relever le défi d'isoler les composants structurels des ondes élastiques à haute énergie dans l'industrie aérospatiale et du transport.
Les structures périodiques en nid d'abeille (nida) présentent un rapport rigidité-poids élevé, ce qui en fait la solution de choix dans ce secteur. Leur microstructure cellulaire périodique peut entrer en interférence complexe avec les ondes, telles que la diffusion, l'atténuation, le filtrage et éventuellement l'apparition de bandes de fréquences où la propagation des ondes est interrompue. Malheureusement, ces bandes de fréquences sont souvent étroites, et de petits défauts de fabrication incontrôlés peuvent encore réduire leur étendue, ce qui fait des structures HC classiques de mauvais absorbeurs de chocs. Le projet DIZZY vise à relever le défi de la propagation des ondes élastiques à haute fréquence dans les composants aérospatiaux et de transport en exploitant la localisation d'Anderson au moyen d'un désordre sur mesure dans les réseaux nida. L'objectif du projet est de permettre aux structures de dévier l'impact des charges des zones critiques.
La durée du projet est de 48 mois, avec une thèse de doctorat (36 mois) et deux études post-doctorales (18 et 12 mois, resp.). Le travail théorique consiste à développer des modèles analytiques pour comprendre la localisation d'Anderson dans des structures en nida désordonné en proposant des techniques pour construire des relations de dispersion dans de tels milieux. Le travail numérique se concentre sur la simulation de leur comportement sous des charges dynamiques en utilisant un solveur Galerkin discontinu dans le domaine temporel, couplé à la création d'un modèle de substitution pour une exploration rapide de la conception. Le travail expérimental implique la fabrication et l'essai de panneaux sandwichs nida ayant un désordre sélectionné. En utilisant un équipement de vibromètre laser et des charges dynamiques non stationnaires de haute intensité, nous tenterons de quantifier l'effet de la localisation d'Anderson dans les structures développées.
À la fin du projet, un modèle d'hélicoptère sera équipé d'un tel panneau sandwich et soumis à des contraintes de charge dynamique. En démontrant les applications pratiques de la localisation d'Anderson, le projet DIZZY a le potentiel d'ouvrir la voie à de futurs progrès dans les industries de l'aérospatiale et du transport, où le désordre n'était jusqu'à présent considéré que comme une source de perte d'efficacité. Pour changer ce paradigme, l'équipe du projet vise à proposer de nouvelles conceptions avec une capacité améliorée à annihiler le transport d’énergie vibratoire par ondes sur de larges bandes de fréquence, tout en faisant progresser la recherche fondamentale pour mieux comprendre l'effet du désordre sur le comportement dynamique des panneaux sandwichs nida et les mécanismes sous-jacents.
La finalité du projet DIZZY est de concevoir des matériaux et structures qui rendront les véhicules aérospatiaux plus légers, plus robustes et plus aptes à supporter des charges dynamiques non stationnaires.