+ 2021 HYPE – Hybridation et pompage énergétique : vers une nouvelle classe d’absorbeurs de vibrations

La réduction du bruit, des vibrations de systèmes industriels ou vivants, pour améliorer le confort, la qualité de vie, la durabilité des structures et infrastructures est un enjeu sociétal important auquel ce projet contribuera. La demande sociale existe et ne peut que croître avec le nécessaire allègement des structures, les exigences de développement durable, de moindre consommation ou de récupération d’énergie. Le projet contribuera à des objectifs de Développement Durable en améliorant la durée de vie d’infrastructures de transport, en économisant de la matière première : le contrôle vibratoire atténue l’usure de structure, améliore leur durée de vie et évite des interruptions de services et des remplacements trop rapprochés de composants. Le démonstrateur résultant sera modulaire, avec des composants réutilisables et/ou recyclables.

Durant la dernière décennie, les absorbeurs de vibrations non linéaires, généralement connus sous le nom de NES (Nonlinear Energy Sink) ou NLTVA (Nonlinear Tuned Vibration Absorber), ont été l’objet de nombreuses études en dynamique non-linéaire. Ces dernières ont montré qu’en comparaison du classique absorbeur linéaire à masse accordée (TMD, Tuned Mass Damper), un NES peut être efficace sur une large bande de fréquence et surtout ne permet pas le retour d’énergie sur le système primaire auquel il est associé. Cependant ces NES présentent encore des désavantages, au premier rang desquels une conception statique et un seuil de déclenchement.

Quant aux absorbeurs linéaires, ils sont largement utilisés dans de nombreux domaines et ce depuis des décennies. Cela est dû en grande partie à leur simplicité de mise en œuvre. Cependant leurs performances sont naturellement limitées en terme d’efficacité, de réactivité et d’adaptabilité. Les systèmes purement actifs n’ont bien évidement pas ces limitations, mais nécessitent un apport généralement conséquent d’énergie et se confrontent toujours au problème de stabilité.  Ces dernières années, l’hybridation des systèmes actifs et passifs cherchent à combiner le meilleur de deux mondes : stabilité, performance et cout énergétique réduit.

L'objectif du projet HYPE est de surmonter les limitations des absorbeurs de vibrations actuellement disponibles. Les développements récents ont permis d’améliorer les performances des absorbeurs linéaires passifs soit en ajoutant et en exploitant des effets non linéaires, soit en les hybridant avec un pilotage actif.
Pour progresser encore, le projet HYPE vise à associer ces deux approches en développant un absorbeur de vibrations non linéaire hybride mêlant contrôle passif et actif, ou semi-passif, dont la synergie, complexe à orchestrer, pourra être optimisée par intelligence artificielle.
Il réalisera 2 démonstrateurs illustrant expérimentalement cet objectif scientifique. Dans chaque cas, un système mécanique non linéaire d’absorption travaillera en synergie avec une fonctionnalité active reposant sur des couplages multi-physiques.  A partir de la réduction de leurs modèles, les régimes dynamiques d’ensemble seront façonnés afin d’optimiser les parties passives et actives afin d’obtenir une réduction maximale et robuste des vibrations. Le projet s’appuiera sur les compétences des laboratoires et bénéficiera de leurs réussites antérieures (production scientifique, brevets, coopérations industrielles).

En améliorant l’efficacité des absorbeurs non linéaires, ce projet contribuera à la réduction de bruit et de vibration de systèmes industriels ou vivants, à l’amélioration du confort et de la qualité de vie des usagers (santé: dispositif médical de contrôle du Tremblement Essentiel; filière automobile: contrôle vibroacoustique et électrification des véhicules), à l’augmentation de la durée de vie des infrastructures et à la réduction de la quantité de matière première utilisée (filière construction: en milieu urbain, contrôle de la dynamique de systèmes de transports par câbles).