Les Alliages à Mémoire de Forme (AMF) sont connus pour leurs propriétés remarquables (pseudo-élasticité, pseudo-plasticité, effet mémoire...) obtenues grâce à la transformation martensitique réversible depuis la phase austénitique. Par ailleurs, les AMF offrent une capacité d'amortissement de diverses origines : un faible pouvoir amortissement dans la phase austénitique, un pouvoir non négligeable au sein de la phase martensitique (du fait des frictions entre les différents variantes de martensite) et un pouvoir significatif lors de la transformation de phase. Ainsi, les AMF de la famille des NiTinols ont démontré une grande capacité à contrôler les vibrations mécaniques au sein de structures de Génie Civil ou Aéronautiques. De plus ces matériaux sont particulièrement intéressants grâce à leur raideur modérée et à leur tendance à recouvrir leur forme initiale lorsqu'ils possèdent un comportement pseudo-élastique à température ambiante, afin de ne pas engendrer d'effort supplémentaires sur la structure destinée à être protégée.

De nombreuses études du pouvoir amortissant des AMF ont été inspirées des travaux portant sur les matériaux viscoélastiques. Des bilans énergétiques sur une boucle d'hystérésis pseudo-élastique d'un AMF ont conduit à différentes relations de la littérature donnant le facteur de perte (directement lié au pouvoir amortissant). Toutes mettent en jeu l'énergie dissipée (aire de la boucle) et l'énergie de déformation de transformation (aire sous la courbe correspondant à la charge). Quoi qu'il en soit, la prédiction du pouvoir amortissant nécessite la prise en compte des effets de vitesse. En effet, la combinaison des caractères exo et endothermiques des transformations martensitiques directes et inverses, respectivement, et de la thermo-dépendance des contraintes seuils de début de transformation rendent le comportement du matériau dépendant du temps à travers les échanges thermiques effectués avec son environnement. Ainsi, une meilleure prédiction du pouvoir amortissant des AMF, qui est nécessaire à l'amélioration et à l'optimisation des dispositifs amortisseurs actuels et futurs, repose sur une meilleure compréhension des mécanismes d'amortissement en jeu ainsi que sur le développement d'outils numériques prédictifs.

Dans ce travail, une étude numérique du pouvoir amortissant des NiTinols est menée par l'intermédiaire de l'analyse d'une poutre pré-tendue soumise à un régime d'oscillations libres axiales (traction) ou transversales (flexion). Une simulation par éléments finis mettant en jeu des éléments poutres multi-fibres thermo-mécaniques (basés sur la formulation d'Euler-Bernoulli) a été développée. Une loi de comportement thermo-mécanique pseudo-élastique est utilisée pour l'intégration locale. Finalement, l'outil numérique développé permet (i) d'illustrer le grand potentiel de ces matériaux à amortir les vibrations mécaniques, (ii) d'évaluer la contribution respective de l'énergie de dissipation intrinsèque et du couplage thermo-mécanique sur leur pouvoir amortissant, (iii) de mettre en évidence le rôle de la température du matériau et de son hétérogénéité au sein de la structure sur les perfomances dissipatives et (iv) de lier les énergies mises en jeu à la réponse dynamique de la structure en vibration.