Mesure des propriétés viscoélastiques des matériaux précontraints par une méthode de propagation d’onde

Les matériaux viscoélastiques sont utilisés couramment dans des applications vibro-acoustiques pour atténuer les vibrations et le bruit grâce à leurs facultés de dissipation de l’énergie mécanique. Les méthodes de propagation d’ondes font partie d’une famille grandissante de méthodes de caractérisation. Elles se fondent sur la mesure d’un profil d’onde engendrée par une impulsion dans une structure allongée et unidimensionnelle. L’évolution temporelle du front d’onde peut être utilisée pour en déduire les caractéristiques élastiques et dissipatives du matériau. Les méthodes de propagation les plus populaires, nommées méthodes d’Hopkinson supposent l’absence de dispersion, c.à.d. aucune dépendance fréquentielle du module d’élasticité complexe, ce qui n’est pas représentatif des matériaux résilients comme les élastomères. Des techniques plus récentes ont été déclinées de ces méthodes pour permettre la mesure des propriétés viscoélastiques dépendant de la fréquence à partir d’une impulsion se propageant dans un barreau de matériau fin et élancé. Par la suite, nous avons montré dans des travaux antérieurs comment étendre ces techniques à des échantillons de matériaux de dimensions faibles, ce qui représente une avancée notable dans la mesure où la mise en œuvre de ces matériaux prend souvent la forme de butées ou de plots, donc des structures compactes. Il n’est pas toujours aisé et souvent couteux d’extruder des échantillons sous la forme de barreaux. L’idée principale de cette méthode était de reconstruire l’évolution temporelle de l’onde dans une structure composite constituée d’un barreau porte-échantillon de propriétés connues ou non et d’un échantillon de matériau à caractériser, collé à son extrémité. Les propriétés viscoélastiques de l’échantillon étaient déterminées dans le domaine fréquentiel à l’aide d’une méthode inverse réalisée dans le domaine temporel. Dans l’industrie, les applications d’isolation vibratoire ou acoustique utilisent souvent des composants support de type plot qui ont en outre la fonction de soutenir le poids des structures et des machines. C’est pourquoi il est intéressant de connaître leurs propriétés viscoélastiques tangentes autour de leur point de fonctionnement mécanique. Dans cette étude, nous montrons comment prendre en compte cette contrainte supplémentaire pour étendre le domaine d’application de la méthode de mesure au cas des matériaux précontraints. Nous présentons le cadre théorique de la méthode d’identification des propriétés viscoélastiques. La méthode est ensuite validée expérimentalement sur un cas d’étude.