Étude du comportement non-linéaire des amortisseurs à fluide visqueux utilisés en Génie Civil

Abstract

L’adoption des amortisseurs à fluide visqueux pour le contrôle de la réponse dynamique des bâtiments soumises aux séismes connaît une croissance continue, en raison de leur capacité à dissiper efficacement l’énergie transmise au système structurel. Cette thèse porte sur l’analyse approfondie du comportement non linéaire des amortisseurs à fluide visqueux (FVD) à orifice annulaire, en considérant l’effet couplé des propriétés rhéologiques du fluide et des paramètres géométriques du dispositif. L’objectif global est de fournir des outils de conception permettant d'aboutir à une réponse dissipative maîtrisée, caractérisée par un exposant de non-linéarité adapté aux chargements dynamiques. L’étude s’appuie sur une analyse paramétrique visant à évaluer l’influence des propriétés rhéologiques de l’huile de silicone sur la relation force–vitesse de l’amortisseur. Parallèlement, l’impact de la géométrie interne du système cylindre–tige–piston sur les performances dissipatives est aussi examiné. Ces analyses sont menées à l’aide d’un modèle numérique de l’écoulement interne, développé selon la méthode des volumes finis. Une comparaison entre les résultats de ce modèle et des données expérimentales a démontré une bonne précision de la simulation. Sur cette base, un modèle analytique est élaboré afin de reproduire le comportement de l’amortisseur, tout en intégrant les effets conjoints de la rhéologie du fluide et de la géométrie interne. Ce modèle est ensuite utilisé pour proposer une méthodologie de conception permettant de déterminer de manière rationnelle les paramètres géométriques de l’amortisseur ainsi que le type de fluide approprié en fonction des performances dissipatives recherchées. La démarche est validée par des simulations numériques étendues à un cadre thermomécanique, permettant de prendre en compte l’échauffement induit par la dissipation visqueuse et son influence sur les performances du dispositif. Ce travail contribue ainsi à combler plusieurs lacunes identifiées dans la littérature, en proposant une compréhension intégrée du comportement interne des FVD et en fournissant des outils adaptés à leur conception optimisée.