Séminaire LAMCOS équipe Dynamique et Contrôle des Structures (DCS) - Modèles dynamiques équivalents de structures complexes et caractérisations vibroacoustiques en large bande fréquentielle - Perspectives pour l’identification des non-linéarités en dynamique et la modélisation de matériaux complexes non-linéaires

Je présenterai dans ce séminaire mes activités de recherche qui s'articulent autour des problématiques de modélisation et de caractérisation dynamique de structures complexes sur une large bande fréquentielle avec un intérêt particulier pour l'identification précise de l'amortissement. Un focus particulier sur mes apports relatifs à l’identification et la modélisation des non-linéarités en dynamique sera fait, à la fois d’un point de vue expérimental (séparation et quantification des non-linéarités de systèmes dynamiques avec applications en contrôle de santé des structures notamment), et d’un point de vue théorique (fonctionnalisation de matériaux complexes à interfaces non-linéaires et réduction de modèle fortement non-linéaire fondée sur l’utilisation des modes normaux non-linéaires). La première partie de la présentation, volet « expérimental », sera consacrée à ma thématique de recherche principale qui porte sur la caractérisation de structures anisotropes dans les différents domaines fréquentiels d’intérêt pour les problématiques vibroacoustiques industrielles. Quelques applications concrètes en vibroacoustique de la méthode d’analyse modale haute résolution (HRMA) que j’ai développée seront détaillées puis les avancées majeures obtenues sur les techniques d'identification des nombres d'ondes et des propriétés matériaux seront exposées : méthode de corrélation par fonction de Hankel pour des structures isotropes et orthotropes elliptiques, méthode RIC anisotrope pour l'identification de force et la caractérisation (thèse de Fabien Marchetti, 2019). Les structures sandwichs stratifiées feront office de cas d'école pour l'application des différentes techniques expérimentales exposées en portant une attention particulière à vérifier la comparaison et la superposition des méthodologies malgré les différentes formulations théoriques sous-jacentes. Des applications possibles des méthodologies d’identification des courbes de dispersion pour le Contrôle Non Destructif et la détection de défauts (Internoise 2024, thèse CIFRE Saint-Gobain Research Paris en cours de Théodore Braule) seront évoquées. On abordera également dans cette partie l’identification autonome large bande fréquentielle des non-linéarités et de l’incertitude de mesures (bruit) de différents systèmes mécaniques (structure vibrantes type plaques, systèmes couplés plaques-raidisseurs, tables d’harmonie…). Des perspectives pour le diagnostic et le contrôle non-destructif de structures seront évoquées.Dans le second volet « modélisation » je synthétiserai mes différents apports et mes contributions au développement de modèles équivalents en dynamique et en vibroacoustique large bande fréquentielle. Je présenterai l'axe majeur de ma recherche théorique actuelle qui traite de la modélisation équivalente de structures multicouches (composites, anisotropes) en large bande fréquentielle. En se basant sur ce formalisme un modèle dynamique équivalent de matériaux multicouches anisotropes a été développé. Deux verrous scientifiques ont pu être levés : étendre à l'anisotropie (angles d’orientation des couches quelconques) l'approche équivalente plaque mince et unifier les définitions de l'amortissement dynamique de la littérature en corrigeant celle implicite au modèle équivalent plaque mince. Je terminerai en présentant les perspectives de développement de mes thématiques de recherches exposées, notamment l’étude théorique et expérimentale visant à modéliser, concevoir et mesurer des structures multicouches à interfaces complexes (thèse de Nicolas Auquier 2020-2023) avec prise en compte des non-linéarités matériaux aux interfaces imparfaites (loi d’interface non-linéaire), au cours du postdoctorat d’Antoine Demiquel. Ces travaux en collaboration avec Emmanuel Gourdon (LTDS-ENTPE) s’inscrivent dans une perspective de programmation du comportement dynamique de matériaux multicouches et de fonctionnalisation structurelle du système via architecturation spatiale des interfaces en elles-mêmes, et gestion des hétérogénéités locales (glissement, décollements partiels, inclusions…). De récents résultats permettant de prédire et mesurer le comportement non-linéaire de poutres tri-couches seront présentés. Fonction du niveau de l’amplitude des déformations, la gestion de ces non-linéarités matériaux ouvre la voie au ciblage des performances du système : rigidités et amortissement optimisés sur des plages de fréquences cibles, pour des applications en contrôle notamment.