Absorbeurs dynamiques non-linéaires et transfert irréversible d'énergie – ADYNO

Les absorbeurs dynamiques sont des dispositifs qui permettent de protéger les structures et les systèmes mécaniques contre les agressions dynamiques telles que les chocs, les excitations périodiques, les séismes. Ils ont une influence directe sur le confort d'utilisation (réduction des vibrations parasites et du bruit désagréable), sur la durée de vie (ralentissement du vieillissement), ainsi que sur l'intégrité (efforts dynamiques destructeurs). Ces dispositifs sont couramment utilisés pour les ouvrages d'art, les véhicules, les machines tournantes, les bâtiments, les appareils domestiques, les navires, etc. - - Ce projet vise à développer des absorbeurs dynamiques non linéaires passifs dont le principe de fonctionnement est radicalement différent (i) des absorbeurs linéaires classiques qui ne sont efficaces que sur une étroite bande de fréquences, (ii) des systèmes actifs qui nécessitent de l'énergie, une boucle de commande, et qui restent d'un coût élevé. Le principe théorique sous-jacent à cette nouvelle génération d'absorbeur a été proposé en 2001 : il consiste à ajouter au système à protéger, une structure annexe, généralement de petite taille, à comportement purement non linéaire. En choisissant habilement le couplage et la non linéarité, il est possible de créer un mode de vibration non linéaire tel que l'énergie vibratoire de la structure à isoler est transférée vers l'absorbeur de façon irréversible, c'est-à-dire sans retour possible vers la structure porteuse : c'est le phénomène de pompage énergétique. Ce mode de fonctionnement entraîne une disparition rapide des vibrations de la structure à isoler, vibrations qui se localisent sur l'absorbeur. On parle alors de mode de vibration non linéaire localisé. Les absorbeurs non linéaires possèdent des caractéristiques intéressantes que l'on ne trouvent pas dans les absorbeurs linéaires : (i) ils se calent automatiquement sur la ou les fréquences propres du systèmes à isoler ; (ii) ils fonctionnent aussi bien en régime transitoire, qu'en régime périodique établi. Ils ont aussi des inconvénients, par exemple l'existence d'un seuil de déclenchement en énergie du phénomène de pompage. Il est crucial de continuer à appréhender les principes de fonctionnement de ces systèmes pour réaliser le meilleur compromis possible entre avantages et inconvénients dans les applications. - - Les enjeux technologiques pour ce nouveau concept d'absorbeurs non-linéaires sont évidemment très importants. Les deux partenaires du projets vont explorer le potentiel de cette théorie récente dans leurs domaines d'activité traditionnelle. Pour le partenaire 1 (LMA), l'enjeu principal est de développer des dispositifs vibro-acoustiques de réduction des bruits en basse fréquence (bourdonnement), là où les dispositifs actuels, tels que les matériaux poreux, sont totalement inefficaces. Pour le partenaire 2 (DGCB), Il s'agit de proposer de nouveaux systèmes de protection sismique des ouvrages d'art et des bâtiments de Génie civil. - - Le projet se compose de trois partie : (i) un volet théorique destiné à mieux comprendre le phénomène de pompage énergétique pour en améliorer l'efficacité (sensibilité aux paramètres, robustesse, influence du couplage, influence des non-linéarités) ; (ii) une partie expérimentale pour compléter la démonstration de la faisabilité du transfert d'énergie irréversible sur des systèmes élémentaires simples, puis sur des maquettes plus réalistes dans les deux domaines d'applications prioritaires précédemment citées ; la conception spécifique des absorbeurs est un point clé qui mobilisera beaucoup de moyens ; (iii) une partie prospective sur la recherche de nouveaux champs d'applications dans d'autres disciplines : chaîne de molécules, micro et nano-systèmes, systèmes piézo-électrique, ... ainsi que sur la possibilité de récupérer et de stocker l'énergie extraite du système à protéger. La plus grande partie de l'aide financière demandée à l'...