Ondes de Bloch élastiques bidimensionnelles dans des structures périodiques hélicoïdales - Université Gustave Eiffel Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Ondes de Bloch élastiques bidimensionnelles dans des structures périodiques hélicoïdales

Résumé

Notre objectif est d’étudier la propagation d’ondes de Bloch élastiques bidimen-sionnelles dans des structures périodiques particulières, obéissant à deux symétries hélicoïdales discrètes autour d’un même axe. Pour cela, nous construisons un système de coordonnées tridimensionnel à partir des deux directions hélicoïdales de périodicité du problème. La troisième coordonnée correspond à la direction radiale associée à l’axe de symétrie. À première vue, le système de coordonnées ainsi établi, non trivial, soulève plusieurs interrogations. Peut-on y appliquer le théorème de Bloch ? Comment définir la cellule unitaire ? Comment l’appliquer à des champs élastiques ? Nous montrons que l’existence d’ondes de Bloch dans les structures bi- hélicoïdales peut être justifiée par l’indépendance du tenseur métrique du système de coordonnées par rapport aux deux coordonnées hélicoïdales. Considérant les équations d’équilibre élastodynamique, le théorème de Bloch doit alors être exprimé dans des bases appropriées pour projeter les champs d’ondes (vectoriels), à savoir les bases covariantes/contravariantes du système de coordonnées curviligne. Quant à la cellule unitaire (tridimensionnelle), elle doit être délimitée par des frontières non planes, qui doivent être soigneusement paramétrées. Par ailleurs, les constantes de propagation bidimensionnelles ne sont pas indépendantes l’une de l’autre en raison de la na- ture cylindrique du problème. Nous montrons comment établir la relation entre ces deux constantes. Finalement, la méthode des éléments finis est mise en œuvre pour résoudre numériquement le problème. Le calcul des propriétés des modes d’ondes (nombres d’ondes, vitesses de groupe et d’énergie) est effectué le long des directions de propagation hélicoïdales, ainsi que dans les directions axiales et circonférentielles droites. Des validations numériques sont tout d’abord effectuées sur des tubes cylindriques uniformes. Puis, la méthode est appliquée à des nanotubes chiraux ainsi qu’à des structures multifilaires complexes couramment rencontrées dans les câbles de transport d’énergie, composées de deux couches de fils hélicoïdaux torsadés dans des directions opposées.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04313183 , version 1 (29-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04313183 , version 1

Citer

Fabien Treyssède, Changwei Zhou. Ondes de Bloch élastiques bidimensionnelles dans des structures périodiques hélicoïdales. 3ème Colloque du GdR CNRS MecaWave, May 2023, Porquerolles, France. ⟨hal-04313183⟩
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