Caractérisations vibroacoustiques et modèles dynamiques équivalents de structures complexes en large bande fréquentielle

L'objectif de ce mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherches est de synthétiser mes travaux de recherches et les problématiques scientifiques que j'ai développées au cours de mon parcours académique, depuis celles émergées lors de mon stage de master recherche à l'ENSTA (IMSIA) puis au cours de ma thèse de doctorat au LMS (X) jusqu'à mes récents projets académiques et industriels au LVA (INSA Lyon) que j'ai intégré en 2010. Le document se divise en deux grandes parties. Dans la première, je présente mon CV détaillé, mes activités d'enseignements, mes responsabilités collectives et administratives, mes activités d'encadrement doctoral et scientifique, et le rayonnement scientifique de mes travaux. Dans la seconde partie du mémoire je présente mes activités de recherche qui s'articulent autour des problématiques de modélisation et de caractérisation dynamique de structures complexes sur une large bande fréquentielle. Le premier volet "expérimental", est consacré à ma thématique de recherche principale qui porte sur la caractérisation de structures complexes, anisotropes, dans les différents domaines fréquentiels d’intérêt pour les problématiques vibroacoustiques industrielles. L'idée centrale de mon travail expérimental consiste conjointement à étendre vers les hautes fréquences les approches "modales" (les méthodes "haute résolution" en temporel et la méthode ESPRIT en particulier) et à étendre vers les basses fréquences les approches "propagatives" (identification des nombres d'ondes) en les adaptant aux systèmes complexes d'intérêt. L'identification précise de l'amortissement large bande est le point le plus critique et requiert une adaptabilité et un effort constant en couplant nécessairement les différentes approches sur des domaines fréquentiels se recouvrant partiellement. Quelques applications concrètes en vibroacoustique de la méthode d’analyse modale haute résolution (HRMA) développée sont détaillées puis les avancées majeures obtenues sur les techniques d'identification des nombres d'ondes et des propriétés matériaux sont exposées : méthode de corrélation par fonction de Hankel, méthode RIC anisotrope (thèse de Fabien Marchetti), et méthode HRWA 2D-ESPRIT (thèse de Pierre Margerit). Les structures sandwichs stratifiées font office de cas d'école pour l'application des différentes techniques en portant une attention particulière à vérifier la superposition des méthodologies malgré les différentes formulations théoriques sous-jacentes.Dans le second volet "modélisation", je synthétise mes différents apports et mes contributions au développement de modèles équivalents en vibroacoustique large bande fréquentielle. On s'intéresse ainsi aux structures planes orthotropes raidies avec application à la vibroacoustique de la table d'harmonie du piano. Deux modèles sont détaillés : une description synthétique fondée sur un petit nombre de paramètres appelés descripteurs globaux et un modèle analytique simplifié équivalent de structures raidies de formes quelconques (thèse de Benjamin Trévisan). Puis je présente 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 (thèse de Fabien Marchetti). Deux verrous scientifiques sont levés : étendre à l'anisotropie l'approche équivalente "plaque mince" et unifier les définitions de l'amortissement dynamique de la littérature en corrigeant celle implicite au modèle équivalent. Enfin je termine la section avec une synthèse de mes travaux en approches énergétiques au cours desquels la méthode de prédiction moyennes fréquences SmEdA a été étendue à la prise en compte de l'effet d'amortissement induit par des matériaux dissipatifs (thèse de HaDong Hwang). Le mémoire se conclut par la présentation de mon projet de recherche à court et moyen terme, les collaborations et thèses récemment démarrées, les perspectives de développement de mes thématiques de recherches exposées et les nouveaux questionnements scientifiques envisagés. La vidéo de la soutenance d'HDR est disponible ici : https://www.youtube.com/watch?v=UzRjZTn2Qac&t=2262