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Concept
Aéroélasticité
Résumé
L’aéroélasticité étudie les vibrations des structures élastiques dans un écoulement d'air. Une structure souple comme une aile d'avion ou un grand pont comme celui de Millau, peut se mettre à vibrer à cause de l'écoulement d'air. Celui-ci est dû à la vitesse de l'avion ou bien au vent dans le cas des ouvrages de génie civil.
Les causes de ces vibrations se séparent en deux grandes familles :
les vibrations induites par les variations dans le temps de la vitesse de l'écoulement, présentes même lorsque la structure est immobile. C'est le cas de la turbulence atmosphérique ou plus simplement des rafales de vent. On parle alors de « vibrations induites par la turbulence » (en anglais Turbulence-Induced Vibrations ou TIV). Il existe aussi dans le sillage de certaines structures des lâchers périodiques de tourbillons qui peuvent entrer en résonance avec la structure. On parle dans ce cas de « vibrations induites par vortex » (en anglais Vortex-Induced Vibrations ou VIV) ;
la seconde famille de vibrations est moins évidente alors qu'elle est souvent plus dommageable. Par exemple le mécanisme à l'origine de la destruction du pont de Tacoma entre dans cette catégorie. Elle est due à un effet de vitesse moyenne de l'air dont l'écoulement se couple avec le mouvement de la structure. On parle alors d'« instabilité aéroélastique », ou, dit autrement, de « vibrations induites par le mouvement » (en anglais Movement-Induced Vibrations ou MIV). On trouve aussi le terme de « flottement » qui est un terme générique pour des phénomènes de couplage aéroélastique.
Les vibrations induites par la turbulence résultent du fait que la vitesse du vent n'est jamais constante et qu'elle évolue aussi bien dans le temps que dans l'espace. Il s'ensuit des efforts aérodynamiques non constants qui peuvent faire vibrer une structure. Dans le cas d'un avion la variation de la densité de l'atmosphère traversée par l'engin engendre une problématique similaire.
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