Le contrat européen MADAVIC présenté dans la première partie, constitue le cadre dans lequel s'est déroulé ce travail. Ce contrat a permis de réunir des compétences diverses afin de mener à bien le développement d'actionneurs magnétostrictifs.

Les différents pots vibrants existant dans le commerce sont également présentés dans cette partie. La presque totalité du marché est occupée par les pots vibrants électrodynamiques. Au vu de leurs caractéristiques, en terme de poids et de consommation électrique, ces actionneurs sont mal adaptés aux systèmes embarqués comme dans l'aérospatial, l'aéronautique, le ferroviaire ou les véhicules routiers. Ces nouveaux besoins favorisent donc l'élaboration d'actionneurs magnétostrictifs qui sont par ailleurs encore peu étudiés dans l'industrie civile. Pour leur utilisation, nous nous sommes appuyé sur les deux applications répondant le mieux aux besoins supposés du marché et pour lesquelles des expériences ont été menées : le contrôle actif des vibrations et le test de vieillissement de structure.

La deuxième partie, de ce travail, détaille les différents phénomènes physiques impliqués dans l'étude des pots vibrants magnétostrictifs. La présentation de la magnétostriction nous a mené à comparer les caractéristiques des différents barreaux qui ont pu être obtenus sur le marché. Les caractéristiques statiques de ces matériaux ont montré qu'il est possible d'atteindre des déformations jusqu'à 2000 ppm. L'intérêt de l'optimisation de la précontrainte et de la prémagnétisation du barreau est certain et a été démontré.

Les différents matériaux magnétiques utilisés pour la fabrication des actionneurs magnétostrictifs ont été étudiés et des principes théoriques de thermique et de mécanique ont été présentés.

La troisième partie a été consacrée à la modélisation, au dimensionnement et à la conception des actionneurs magnétostrictifs. Dans le contrat MADAVIC deux types d'actionneurs ont été développés : un actionneur dit " lourd " et un actionneur dit " léger " pouvant respectivement développer des forces jusqu'à 10.000 N et 1.000 N crête à crête. Les cahiers des charges de ces actionneurs, définis en collaboration avec les partenaires du contrat, ont également été présentés.

De plus les différents éléments constituant un actionneur magnétostrictif ont été exposés. Ainsi leurs rôles et les différents choix de fabrication ont été discutés. Les modélisations magnétiques ont représenté une grande partie du travail. Elles ont permis de dimensionner les éléments magnétiques de l'actionneur et également d'argumenter les choix de conception.

Nous avons ensuite discuté des modélisations thermiques et mécaniques en expliquant les phénomènes intervenant dans l'étude d'un actionneur magnétostrictif. Cependant, l'absence de certaines données et d'outils adaptés n'a pas permis d'aboutir à des résultats quantitatifs. De plus, ces modélisations ne représentent pas l'élément principal de notre travail et nous n'avons pu y consacrer le temps nécessaire. Toutefois, je pense qu'elles fonderont de bonnes bases pour de futures recherches dans ce domaine.

Cette partie se termine sur un exemple de conception d'actionneur " léger ".

La quatrième partie est consacrée aux tests expérimentaux et à la caractérisation des prototypes d'actionneurs légers 3 et 4 dont les caractéristiques techniques sont présentées. Les mesures de façon générale ont permis de mettre en évidence l'importance de la baisse des performances générales avec l'élévation de la fréquence. Ce phénomène est dû en partie à l'utilisation de barreaux massifs. Pour des raisons de coût et de temps, aucun test n'a été réalisé sur des barreaux laminés. Il serait évidemment intéressant de pouvoir effectuer les mêmes mesures en utilisant un tel barreau sur ces mêmes actionneurs. Cela permettrait alors d'estimer les parts des pertes par hystérésis et par courants induits, cette estimation est actuellement impossible.

Les mesures mécaniques ont permis d'expliquer comment optimiser le point de fonctionnement suivant l'application désirée. Les mesures de déplacement soulignent le phénomène de doublement de fréquence. Elles montrent aussi l'influence de la fréquence sur l'hystérésis. Les conditions dans lesquelles ont été effectuées les mesures de force sont également détaillées. L'influence de la précontrainte sur la force développée a permis de choisir la précontrainte optimale pour notre application.

Les mesures thermiques permettent de séparer l'influence de la chaleur créée par effet joule dans la bobine et la source de chaleur due aux pertes dans le barreau. Les mesures de consommation électrique permettent de choisir l'amplificateur le mieux adapté à l'application future de l'actionneur magnétostrictif.

Enfin, les performances des prototypes 3 et 4, fabriqués à l'identique, ont été comparées. Même si leurs caractéristiques sont très proches, les quelques différences sont discutées.

L'ensemble de ces mesures a montré que le cahier des charges a été atteint aussi bien en termes de force que de déplacement avec un actionneur de seulement 4 kg et avec une bonne reproductibilité.

La dernière partie est consacrée au contrôle actif des vibrations d'une inductance de lissage. Les résultats encourageants démontrent l'intérêt de l'utilisation de ce type d'actionneur pour des applications industrielles. L'utilisation du système de contrôle permet de s'affranchir de la non-linéarité, excepté pour le phénomène de doublement de fréquence dont il convient de s'affranchir en limitant l'amplitude maximale du courant.

Cette recherche met en avant les atouts des actionneurs magnétostrictifs en éclaircissant certaines caractéristiques de leur fonctionnement comme le doublement de fréquence, l'influence de la précontrainte, et du champ statique, etc. Ces caractéristiques étaient souvent mal considérées jusqu'alors. Ce travail participe de près à l'avancement de cette nouvelle technologie prometteuse face à la demande industrielle croissante. Une diffusion vers les produits grand public est envisageable. En effet, l'amélioration des procédés de fabrication et une production de masse laisseraient présager une chute des prix des barreaux magnétostrictifs.

Sur le plan personnel, ce partenariat m'a permis d'assurer la gestion de ce projet en anglais : déroulement de réunion, rédaction de rapports, organisation, communication, échanges par Email, relation humaine, etc. Il m'a également beaucoup apporté, en travaillant avec des gens de diverses formations et de cultures variées sur des problèmes scienfico-industriels très concrets. C'est donc, pour moi, une très bonne formation comprenant de nombreux atouts que je ne manquerais pas de valoriser pour ma recherche d'emploi future.