Comportement électromécanique des films minces

en céramiques ferroélectriques et ferroélastiques

Modélisation phénoménologique du comportement ferroélectrique et ferroélastique des céramiques piézoélectriques
Adaptations au cas des films minces en se basant sur une approche non locale
Développement d'une famille d'éléments finis à ddl électromécaniques (Hexaèdre, coque, solide-coque)
Interfaçage entre ces lois de comportement et ces éléments finis afin de disposer d'un outil de dimensionnement des applications piézoélectriques

Approche phénoménologique avec deux variables internes : déformation rémanente ferroélastique et polarisation rémanente ferroélectrique
Saturations électrique et mécanique sont décrits par l'introduction de fonctions de pénalisation
Prise en compte des effets de tailles et d'échelles observés au niveau des films minces (approche non locale)
Cas des films minces fabriqués à partir d'une stratification des plusieurs couches piézoélectriques : comportement effectif est obtenu par homogénéisation suivant l'épaisseur
D'autres modèles basés sur une approche micromécanique sont envisagés afin de mieux décrire la réorientation des domaines ferroélectriques et leurs interactions

Une famille d'éléments finis est développée avec des d.d.l. mécaniques (déplacements) et électriques (potentiel électrique) en intégrant les lois de comportement ferroélectrique et ferroélastique
Un élément solide (Hexaèdre) adapté aux structures volumiques
Un élément coque dédié à la simulation des applications taillées dans les films minces
D'autres éléments adaptés aux approches non locales en intégrant des ddl supplémentaires sont à développer
L'implantation de ces éléments dans un code éléments finis permet de dimensionner des applications piézoélectriques
Exemple d'application : dimensionnement d'un actionneur piézoélectrique de forme spirale
D'autres applications sont envisagées tel que les actionneurs de micropompes à membrane piézoélectrique

Tarak Ben Zineb, tarak.ben-zineb AT esstin.uhp-nancy.fr