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Dynamic simulation and optimization of artificial insect-sized flapping wings for a bioinspired kinematics using a two resonant vibration modes combination

Article dans une revue avec comité de lecture
Auteur
FAUX, Damien
1296 Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
ccTHOMAS, Olivier
543315 Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Physiques et Numériques [LISPEN]
GRONDEL, Sébastien
1296 Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
CATTAN, Éric
1296 Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]

URI
http://hdl.handle.net/10985/16792
DOI
10.1016/j.jsv.2019.114883
Date
2019
Journal
Journal of Sound and Vibration

Résumé

This paper addresses the design of the elastic structure of artificial wings to optimize their dynamical behaviour to reproduce insect wings kinematics. Our bioinspired kinematics is based on the original concept of using the resonant properties of the wing structure in order to combine the motion of two vibration modes, a flapping and a twisting mode, in a quadrature phase shift. Oneway of achieving this particular combination is to optimize the geometry and elastic characteristics of the flexible structure such that the two modes are successive in the eigenspectrum and close in frequency. This paper first proposes a semi-analytical model, based on assembled Euler-Bernoulli beams, to understand, compute and optimize the artificial wing dynamic vibrations. Then, using this model, it is shown that it is possible to obtain several artificial wing structures with a flapping and a twisting mode close in frequency. Finally, experimental validations are performed on micromachined insect-sized prototypes to validate the model and the concept.

Fichier(s) constituant cette publication

Nom:
LISPEN_JSV_10102019_THOMAS.pdf
Taille:
4.722Mo
Format:
PDF
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