Manuel Collet (Laboratoire de Tribologie de Dynamique des Systèmes, Lyon). Métacomposite commandable pour la réflexion et la focalisation de l'énergie vibratoire.

L’utilisation massive de matériaux composites pour alléger les structures mécaniques et diminuer leurs impacts écologiques de réalisation et de fonctionnement induit inéluctable des problèmes industriels importants mettant en cause la sécurité des systèmes (ambiance vibratoire et problème de stabilité dynamique, phénomènes de fatigue et d’endommagement dans les structures composites, modélisation et aide à la conception en présences d’importantes incertitudes…). Le challenge technologique porte alors sur la réalisation d’une nouvelle classe de matériaux composites permettant la sécurisation et le contrôle des structures dans lesquelles ils sont utilisés.

Ces nouveaux composites adaptatifs sont capables de détecter et de réagir à son environnement de manière prévisible et contrôlée, en intégrant différents éléments, tels que des capteurs, des actionneurs, des sources d'énergie, du traitement de signal, et un réseau de communications. En plus de supporter des charges mécaniques, les structures intelligentes distribuées peuvent atténuer leurs vibrations, réduire le bruit acoustique, mesurer leurs conditions opérationnelles et leur environnement, effectuer automatiquement des alignements de précision, ou changer leur forme ou leurs propriétés mécaniques sur commande. La maîtrise de ces nouvelles technologies représente un challenge crucial tant sur le plan sociétal, économique qu’environnemental.

Nous assistons, ces dernières années, à la convergence des progrès technologiques dans les domaines des MEMS, de l'impression 3D et des matériaux fonctionnels pour donner naissance à une rupture technologique qui impactera profondément le développement des futures structures et systèmes mécaniques. On peut ainsi imaginer, aujourd’hui, intégrer au sein même des matériaux des systèmes hybrides constitués de matériaux adaptatifs, d’électronique, de ressources informatiques et de sources d’énergie. Ces technologies permettent alors de ‘programmer’ le comportement physique des matériaux pour synthétiser de nouvelles fonctionnalités jusqu’ici inenvisageables. La prochaine génération de structures composites que l'on peut appeler «metacomposite intelligent», devrait tirer pleinement parti de ces avancées technologiques pour optimiser leurs fonctionnalités notamment vibratoires et acoustiques.

Après un court état de l'art, la présentation décrit les outils théoriques et numériques pour la conception de métacomposites adaptatives à travers la présentation de la conception, l'optimisation et la caractérisation expérimentale d'un métacomposite piézoélectrique permettant le contrôle de la réflexion et de la focalisation de l'énergie vibratoire. Les aspects théoriques, de modélisation ainsi que les challenges technologiques sont abordés et les principales perspectives de ce travail présentées à travers de nouveaux programmes de recherche.