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Auteur(s)
-
Bernard GARNIER : Business Development, direction du support client, Thales Underwater Systems, Sophia‐Antipolis
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Le brevet de Lueg en 1936 [1] est généralement cité comme fondateur du concept de contrôle actif ; mais force est de constater avec A. Roure [2] que, s’il est indéniable que « le contrôle actif, mais oui, ça marche », les applications industrielles ne sont pas légion soixante‐cinq ans plus tard, malgré l’avènement de processeurs numériques suffisamment rapides pour implémenter la plupart des applications.
Les premières applications industrielles ont toutefois été surtout acoustiques, en particulier pour contrôler le bruit de ventilateurs dans des conduits de ventilation et de conditionnement d’air, aboutissant aujourd’hui à de véritables produits industriels.
Un autre domaine ayant donné lieu à industrialisation précoce avec un succès réel est celui du contrôle du bruit résiduel dans la cavité interne de casques antibruit.
Le contrôle actif des vibrations est a priori plus complexe pour les raisons suivantes :
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plusieurs ondes coexistent à une fréquence donnée [R 3 140], avec des célérités qui varient cette fois avec la fréquence ;
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les conditions aux limites présentent une grande importance ;
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les structures en jeu sont très rarement unidirectionnelles.
Un enjeu fort a toutefois été identifié depuis le milieu des années 1980 dans le domaine de la maîtrise nécessaire des émanations acoustiques des sous‐marins porteurs de la force stratégique de dissuasion, amenant à des investissements significatifs de recherche et développement dans le domaine du contrôle actif des vibrations en France. C’est l’origine principale des développements de « plots actifs » ou de paliers magnétiques actifs [3] .
À l’étranger, une des applications les plus précoces du contrôle actif vibratoire porte elle aussi sur des « plots actifs », cette fois liés à des applications aéronautiques : il s’agit d’une suspension active des réacteurs du « business jet » Citation X de Cessna, résultant d’une société américaine pionnière dans ce domaine, la société Lord. L’objectif est d’atténuer le bruit transmis par voie solidienne dans la cabine.
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1. Définitions et concepts en jeu
1.1 Contrôle passif et contrôle actif
On entend généralement par contrôle passif des vibrations la stratégie qui consiste à introduire des dispositions constructives et des matériaux particuliers permettant de minimiser la transmission des vibrations à l’environnement .
Il y a principalement deux types de contrôle passif (figure 1) :
-
le découplage (figure 1 b ), ou isolation vibratoire, qui consiste à désorganiser la propagation des vibrations en alternant des milieux d’impédance mécanique très contrastée (d’où l’emploi fréquent d’élastomères qui constituent des interfaces molles relativement aux structures mécaniques traditionnelles) ;
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l’amortissement (figure 1 c ), qui consiste à dissiper en chaleur, du fait d’une forte hystérésis du matériau, les ondes vibratoires qui le sollicitent. On utilise fréquemment des revêtements de matériaux dits viscoélastiques (là aussi, il s’agit le plus souvent d’élastomères) pour accroître sensiblement les capacités de dissipation intrinsèquement faibles des matériaux usuels.
Dans les deux cas, on obtient une atténuation proportionnelle aux sollicitations initiales, qui va croissante avec leur fréquence, toutes choses égales par ailleurs. En pratique, il est difficile d’obtenir des efficacités de découplage dépassant 30 dB (c’est‐à‐dire empêchant la propagation ultérieure de 97 % de la vibration initiale dans le meilleur des cas) ; en terme d’amortissement, il est difficile de dépasser le dixième de l’amortissement critique qui éviterait toute oscillation vibratoire.
Le concept de contrôle actif des vibrations est tout autre : l’idée est cette fois‐ci de bloquer la vibration en exerçant une vibration antagoniste créée artificiellement avec des propriétés en miroir, à tout instant, relativement à la vibration indésirable, pour rendre nulle leur somme vectorielle.
L’espérance de performance est donc illimitée, puisqu’en théorie, la vibration initiale pourrait être totalement annulée.
Cette performance a...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Process of silencing sound oscillations. - US Patent No 2043416.
-
(2) - Applications du Contrôle Actif à la Réduction des Bruits et Vibrations. - Recueil de conférences CETIM (1995).
-
(3) - GUICKING (D.) - Active Noise and Vibration Control Reference Bibliography. - 3e édition, Drittes Physicalisches Institut, université de Gottingen, Allemagne (1988).
-
(4) - SOIZE (C.) - Structures Intelligentes dans le Contrôle Actif Distribué des Vibrations - Perspectives. - Revue de l’Armement, 37, 98-109, mai-juin 1993.
-
(5) - First European Conference on Smart Structures and Materials. - Recueil de conférences, B. Culshaw, P.T. Gardiner, A. McDonach, SPIE, 1777, 12, Glasgow (1992).
-
(6) - 2nd European Conference on Smart Structures and Materials. - Recueil de conférences,...
Metravib RDS http://www.metravib.fr
Paulstra/Vibrachoc http://www.paulstravibrachoc.com
TechnoFirst http://www.technofirst.com
HAUT DE PAGE
Thomas Lord Research Centre, Cary, Caroline du Nord, États-Unis
Laboratoire de mécanique et d’acoustique (LMA), CNRS, Marseille http://www.lma.cnrs-mrs.fr/
Laboratoire d’études aérodynamiques (LEA), université de Poitiers http://www-lea.univ-poitiers.fr
EM2C, École Centrale Lyon http://www.em2c.ecp.fr
Laboratoire Louis-Néel, Grenoble http://ln-w3.polycnrs-gre.fr
Cédrat Recherche, Grenoble http://www.cedrat-grenoble.fr
Institute of sound and vibration research (ISVR), université de Southampton, Royaume-Uni http://www.isvr.co.uk
VTT, Finlande http://www.vtt.fi
Office national d’études et de recherches aérospatiales (ONERA) http://www.onera.fr
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