22/02/2012 - Les matériaux intelligents révolutionnent la conception des structures antisismiques

Menéame

Ingénieurs et chercheurs de l’Institut Georgia Tech ont élaboré un nouveau modèle qui vise à comprendre en profondeur le comportement des alliages avec mémoire de forme, en vue de leur utilisation ultérieure dans la construction de structures résistant aux tremblements de terre. Selon les spécialistes, l’utilisation de ces matériaux intelligents et d’autres pourrait marquer un avant et un après dans la conception de ce type de bâtiments à l’épreuve des séismes, optimisant les conditions de sécurité et la fonctionnalité des structures.

L’utilisation d’alliages à mémoire de forme et d’autres matériaux intelligents est définie comme un puissant moyen de perfectionner la conception des structures antisismiques, selon un travail réalisé par des ingénieurs et des scientifiques de l’Institut Georgia Tech des États-Unis. La nouvelle approche consisterait à améliorer les conditions de sécurité et à accroître la polyvalence dans la conception des constructions.

Les pertes humaines et matérielles causées par les tremblements de terre et d’autres phénomènes similaires dans différentes régions du monde continuent de se produire. Aujourd'hui, un groupe d’ingénieurs et de chercheurs dirigé par Reginald DesRoches, professeur à l’École d’ingénierie civile et environnementale de Georgia Tech, a mis au point un nouveau modèle qui pourrait optimiser la conception de structures sismiques.

Le travail a été diffusé dans un communiqué de presse de Georgia Tech, mais il a également été expliqué dans un article publié dans le magazine spécialisé International Journal of Non-Linear Mechanics. L’objectif principal des spécialistes est d’analyser les alliages avec mémoire de forme pour leur utilisation potentielle dans la construction de bâtiments anti-sémites.

D’après DesRoches, les alliages à mémoire de forme possèdent des caractéristiques uniques qui les transforment en une option idéale pour la construction sismique. capacité à dissiper l’énergie de manière significative sans dégradation importante ou une déformation permanente.


Études et applications possibles

Les chercheurs de Georgia Tech ont mis au point un modèle combinant thermodynamique et équations mécaniques différentes, pour évaluer ce qui se passe lorsque les alliages à mémoire de forme sont soumis à différentes charges et mouvements forts.

Les ingénieurs utilisent le modèle pour analyser le comportement des alliages à mémoire de forme (intégrés dans une grande variété de composants tels que les câbles, les barres ou les plaques) face à différentes conditions de charge. Sur la base de ces informations, il est possible de déterminer les caractéristiques optimales du matériel pour les applications anti-sysmiques.

Afin d’améliorer les performances des structures et des bâtiments pendant les tremblements de terre, différents groupes de spécialistes dans le monde entier étudient actuellement l’utilisation de matériaux intelligents, tels que les alliages à mémoire de forme, qui ont la capacité de se remettre après de fortes pressions.

Les applications potentielles des alliages à mémoire de forme comprennent leur utilisation dans les structures de ponts, les colonnes et les poutres de bâtiments ou de constructions, ainsi que dans les éléments de connexion entre ces composants structurels. Mais pour que ce type de matériaux puisse être utilisé dans la pratique, l’effet des charges extrêmes et constantes sur eux doit être examiné de manière approfondie.


Détails de l’enquête

En approfondissant les travaux du groupe de recherche, les spécialistes géorgiens Tech ont indiqué que pour les matériaux classiques utilisés dans le génie civil, l’étude de questions liées à la mécanique, telles que la force et le déplacement pour mesurer le stress et la tension structurelle, peut être suffisante pour évaluer leurs performances et leur résistance.

Toutefois, pour les matériaux intelligents tels que les alliages à mémoire de forme, qui changent leurs propriétés lorsqu'ils sont soumis à certaines conditions de charge, il est indispensable de considérer en même temps les paramètres inhérents à la thermodynamique et à la mécanique. L’analyse devient donc plus complexe.

À cet égard, l’étude a permis de trouver des variantes intéressantes sur le comportement de ces matériaux intelligents. Par exemple, lorsque les alliages sont utilisés dans des composants suffisamment grands pour être utilisés dans des applications de génie civil, leur température interne n’est plus uniforme. C’est un point qui doit être examiné tout particulièrement.

Bien que le travail se poursuive pour optimiser encore ces matériaux, les premiers résultats sont encourageants. En utilisant le modèle développé, les chercheurs ont été en mesure de prédire avec précision les distributions de température interne et le stress qu’ils seraient en mesure de supporter les alliages avec mémoire de forme. Les résultats du modèle ont été vérifiés par des essais expérimentaux.



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Tendances de l’ingénierie (Pablo Javier Piacente)
 

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