Dynamique d'une structure composée d'aimants permanents
Ce sujet s'articule autour de l'étude des propriétés dynamiques de structures composées d'aimants permanents. Une des particularités de ces structures est que leur cohésion est assurée par l'interaction électromagnétique entre chacun de ses éléments ce qui implique les propriétés mécaniques sont directement issues des propriétés magnétiques ;qu'il s'agit d'un système discret qui peut se décrire par un modèle continue à partir d'une certaine longueur que l'on on ne peut pas uniquement considérer le comportement des deux plus proches voisins pour déterminer le mouvement d'un élément (l'interaction magnétique étant à longue distance) ; et enfin que leur dynamique peut être modifier par un champ magnétique externe. Les visées applicatives de ce sujet sont le contrôle d'écoulement, des structures et la récupération d'énergie. Les travaux sur l'analyse du comportement collectif de particules aimantées sont assez récents et ont été motivés par des applications très variées telles que le comportement de chaînes de particules colloïdales [1], les fluides magnétorhéologiques [2], la propagation d'ondes dans les chaînes granulaires [3], la propulsion de microorganismes [4], les transitions de phase [5] ou bien encore la propagation d'ondes solitaires dans les treillis non linéaires [6].
Les principales applications visées de cette étude concernent les vibrations induites par les écoulements, leur contrôle, et leur application pour la récupération d'énergie. Le modèle que nous avons développé permet de décrire la dynamique de chaînes de particules aimantées autour de leur position d'équilibre [A]. En faisant l'analogie avec une poutre en flexion, nous avons pu exprimer la rigidité de flexion équivalente de cette poutre en fonction des propriétés locales d'aimantation des particules. Plus récemment nous avons mis en évidence la stabilité de ces " poutres " lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique uniforme. En particulier, nous avons montré que la composante tangentielle du champ ajoute un terme de tension/compression qui peut entraîner le flambement de la structure [B].
La composante orthogonale sous certaines conditions, intervient sous la forme d'un forçage extérieur, et peut exciter chacun des modes de la structure. Une des applications directes de ces phénomènes est le design et l'optimisation de nageurs (micro ou non) composés d'aimants permanents. Un autre sujet connexe en cours d'étude est la propagation d'onde de torsion magnétique dans un système de pendules aimantés, dont le mouvement s'avère être proche de la méthode de propulsion des poissons anguilliformes. Enfin, dans le cadre de la récupération d'énergie, un système, similaire à un drapeau articulé composé d'aimants et soumis à un écoulement, est en cours d'études dans les installations de l'UME.