Approche numérique et expérimentale pour l'amélioration d'une méthode de mesure de la force d'adhérence de la glace par l'utilisation de films piezoélectriques

摘要

Les recherches menées au sein des chaires CIGELE et INGIVRE ont permis de développer une technique mécanique pour mesurer la force d'adhérence de la glace atmosphérique à l'aide d'un film de PVDF piézoélectrique disposé à l'interface glace/substrat. Le substrat est une poutre d'aluminium sur laquelle le film PVDF est collé et la glace atmosphérique déposée artificiellement à partir de gouttelettes d'eau surfondues. La poutre composite ainsi formée, dont une extrémité est encastrée sur un pot vibrant, est soumise à une flexion simple par une vibration obtenue grâce au pot vibrant. Les résultats préliminaires obtenus ont permis de démontrer la validité de la méthode ainsi que la sensibilité de la mesure aux différents matériaux et états de surface des poutres utilisées.ududCependant, la méthode proposée n'a pas été étalonnée. De plus, telle que proposée, la méthode ne permettait pas de vérifier l'influence de certains paramètres comme la vitesse d'application de la contrainte à l'interface ainsi que l'influence de l'épaisseur de glace. Dans ces conditions, une automatisation ainsi qu'un étalonnage de la méthode a été réalisée. ududL'étalonnage de la méthode est basé sur le développement d'un modèle numérique par éléments finis de l'ensemble constitué de la poutre en aluminium et du film PVDF collé à la surface de cette dernière. Ainsi, un écart de 11,7% entre les résultats numériques et expérimentaux a été obtenu, ce qui est considéré comme acceptable étant donné que l'influence du collage du film PVDF sur la poutre n'a pas été prise compte.ududDe plus, grâce à l'automatisation de la méthode, l'influence de la vitesse d'augmentation de l'amplitude de vibration sur la mesure a pu être réalisée. Les résultats obtenus avec trois vitesses différentes ont permis de démontrer que la méthode est indépendante de la vitesse à laquelle l'amplitude de la vibration est augmentée. La variation de cette dernière a pour seul effet de faire varier proportionnellement le temps de délaminage. Cela n'est cependant pas le cas de l'épaisseur du dépôt de glace qui influence significativement la valeur de la mesure. Les tests expérimentaux, effectués avec trois épaisseurs pour une vitesse d'application de la contrainte constante, révèlent une forte dépendance de la mesure en fonction de l'épaisseur du dépôt de glace. Ainsi, la contrainte mesurée diminue avec l'augmentation de l'épaisseur du dépôt de glace jusqu'à s'annuler lors que l'axe neutre se situe à l'interface glace/substrat.