Production du son par friction: analyse de bifurcation numérique et expérimentale pour les systèmes dynamiques non-réguliers – FRICTIONAL

Le projet FRICTIONAL vise à caractériser, analyser, modéliser et contrôler les mécanismes non linéaires de production du son par friction. Les systèmes frottants sont des systèmes non réguliers dont la dynamique est riche et variée : sons produit par des insectes, sons d’un violon, bruits de freinage gênants voire destructeurs. L’existence et les propriétés (stabilité, observabilité, caractéristiques acoustiques) de ces régimes dépendent, souvent de façon très sensible, des paramètres de conception et de contrôle des systèmes qui les produisent. Malgré leur omniprésence, notamment dans l’industrie, il demeure aujourd’hui impossible de prédire la dynamique oscillante (vibrante ou sonore) des systèmes frottants.

Ce projet propose d’étudier la production du son par friction sous un nouvel angle, à l’interface des sciences de l’ingénieur et des mathématiques appliquées. Grâce à des outils numériques et expérimentaux innovants, l’objectif est d’accéder à une cartographie exhaustive des régimes oscillants de ces systèmes dans l’espace de leurs paramètres de conception et de contrôle. En particulier, des méthodes numériques avancées seront adaptées pour l’analyse de bifurcation des systèmes dynamiques non réguliers (ou réguliers par morceaux). Expérimentalement, une méthode de continuation expérimentale sera développée afin de réaliser une analyse de bifurcation sans modèle, et donc sans approximation. Cette double approche donnera accès à de nouvelles informations qui sont aujourd’hui inaccessibles et qui permettront une compréhension fine des mécanismes non linéaires de production du son et des vibrations. Celles-ci permettront d’améliorer les modèles physiques de l’état de l’art, et d’aller vers des modèles prédictifs de la dynamique qualitative et quantitative. Cela ouvrira la voie au prototypage virtuel des systèmes frottants (par exemple dans le domaine des transports) et à l’optimisation de leur fonctionnement (par exemple pour supprimer un régime sonore particulier).