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Le présent travail, réalisé dans le cadre du projet ANR MAESSTRO, concerne le remplacement des tables d’harmonie de piano traditionnellement constituées d’épicéa par des structures composites stratifiées. Cette démarche suppose une connaissance fine des matériaux à remplacer et des matériaux de remplacement. La contribution de la thèse consiste donc en le développement d’outils de caractérisation du comportement dynamique de structures viscoélastiques anisotropes hétérogènes sur une large bande de fréquence. Dans une première partie, l’étude théorique de la propagation des ondes planes dans ces structures est étudiée. Contrairement à une approche modale classique, les conditions aux limites et chargements sont écartés du problème. Les surfaces de dispersion obtenues contiennent la signature de l’anisotropie, de l’hétérogénéité des propriétés mécaniques ou encore du comportement dissipatif de la structure. La deuxième partie est dédiée au développement d’un moyen de mesure plein-champ robotisé. Celui-ci permet la mesure du champ de vitesse tridimensionnel instantané d’une structure soumise à un chargement dynamique répétable. La définition de l’expérience est intégrée dans un environnement CAO, permettant la prise en compte des problématiques liées à l’utilisation d’un bras robot, ainsi que l’automatisation complète de la mesure. La troisième partie est consacrée à la formulation de procédures d’identification basées sur les mesures obtenues. Les paramètres d’un modèle réduit de la mesure sont identifiés par le biais d’une méthode ESPRIT originale, intégrant des développements spécifiques aux mesures plein-champ. Ces paramètres sont ensuite utilisés pour exprimer un problème aux valeurs propres inverse permettant l’identification des propriétés de la structure mesurée. La démarche est mise en œuvre dans le cadre de l’analyse modale (régime transitoire) et l’analyse en vecteurs d’onde proposée (régime permanent). Des validations expérimentales sur des poutres homogènes et plaques anisotropes sont présentées. Le manuscrit conclut par l’application des méthodes proposées à l’identification des propriétés matériau d’une table d’harmonie de piano à queue Stephen Paulello Technologies SP190// / The present work, as part of the MAESSTRO ANR project, is motivated by the replacement of wood by composite material in the design of the piano soundboard. The main focus is on the characterization of the mechanical properties of both replaced and replacement materials in a wide frequency range, taking into account anisotropy, heterogeneous and viscoelastic behavior. First, the wave propagation in such structures is investigated; boundary conditions and loads are discarded to focus on the mechanisms responsible for the energy transmission in the media. The footprint of the complex behavior of the studied structures is represented and interpreted via the dispersion surfaces. Second, a robotized setup is proposed, allowing for the measurement of the full-field instantaneous 3D velocity along the surface of structures submitted to a repeated dynamic load. Third, identification methods using this experimental data are proposed. Based on the parameters of a reduced signal model of the measurement identified with an original ESPRIT method, inverse eigenvalue problems are formulated. Both transient and steady regime are investigated, respectively through modal analysis and the proposed wavevector analysis. The proposed methods are validated through applications on homogeneous beams and anisotropic plates. Finally, the overall proposed procedure is applied for the identification of the material properties of the soundboard of the Stephen Paulello technologies SP190// grand piano

Im vogtländischen Musikwinkel und in direkter Nachbarschaft zu Bayern und Tschechien gelegen, befindet sich die kleinste Zweigbibliothek des Bibliothekssystems der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Wer von Zwickau kommend nach etwa 60 Kilometern Markneukirchen erreicht, trifft nach wenigen 100 Metern auf eine sehr schön restaurierte Jugendstilvilla, die sogenannte Merz-Villa. Von außen verrät das Gebäude nicht sofort seine Bestimmung als Ausbildungsstandort für den Studiengang Musikinstrumentenbau der Westsächsischen Hochschule Zwickau mit seiner kleinen, feinen Bibliothek.

Ce travail de thèse propose un transfert de méthodes industrielles et de recherche que sont le prototypage virtuel et la caractérisation mécanique des structures vers l'artisanat d'art : la fabrication des instruments de musique à cordes, plus particulièrement la guitare et le violon.Ce domaine, historiquement éminemment empirique, est étudié ici avec des critères objectifs. Le travail porte principalement sur le comportementmécanique vibratoire de ces instruments de musique. Le comportement mécanique du matériau utilisé (bois de lutherie) est tout d'abord étudié, et une méthode non-destructive proposée et appliquée à l'épicéa et à l'érable. La fiabilité des modèles numériques et ensuite étudiée par des méthodes de vérification et de validation de modèle, habituellement utilisées dans les domaines industriels et de recherche Les modèles développés sont ensuite utilisés en support à l'étude de phénomènes complexes de l'acoustique musicale appliquée au violon et à la guitare. Pour finir, l'utilisation de ces méthodes numériques pour une application concrète en facture instrumentale (prise de décision en milieu incertain, innovation de la géométrie et des matériaux) est proposée. / This work proposes a methodology for the transfer of industrial and research domain methods toward arts and crafts domain. The virtual prototyping and mechanical characterization of materials are used for the stringed musical instruments making domain. The works is adressed to the guitar and violin making. This domain is historically driven by empricism and it is studied here using objective criteria. The main topic is the mechanical vibratory behaviour of musical instruments. Firstly, the mechanical behaviour of the material used (tonewood) is studied. A non-destructive methodology is proposed and applied on spruce and maple species. The reliability of the numerical models is studied by method usually used in industry and research, the verification and validation process. The models developed are used as a support for the study of complex phenomena in musical acoustics. Finally, the utilization of numerical method for a practical application in instrument making (decision support under uncertainties, geometric and material optimization) is proposed. The methodology for a transfer to art and crafts domain is discussed.

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Im vogtländischen Musikwinkel und in direkter Nachbarschaft zu Bayern und Tschechien gelegen, befindet sich die kleinste Zweigbibliothek des Bibliothekssystems der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Wer von Zwickau kommend nach etwa 60 Kilometern Markneukirchen erreicht, trifft nach wenigen 100 Metern auf eine sehr schön restaurierte Jugendstilvilla, die sogenannte Merz-Villa. Von außen verrät das Gebäude nicht sofort seine Bestimmung als Ausbildungsstandort für den Studiengang Musikinstrumentenbau der Westsächsischen Hochschule Zwickau mit seiner kleinen, feinen Bibliothek.

Mémoire en recherche-création. / Ce mémoire de recherche-création explore le processus de conception et de production menant à la performance audiovisuelle Capter les fréquences optiques. Ce processus repose sur la rétro-ingénierie de dispositifs optiques, tels que des têtes de numériseurs, afin de générer des sons et des images à partir d'objets en proximité des senseurs. Des panneaux solaires sont également détournés de leur fonction habituelle afin de rendre audibles diverses sources lumineuses. Les stratégies d’élaboration dans la création de ces dispositifs de lutherie expérimentale entre en résonances avec la culture du do-it-yourself (le faire par soi-même), caractérisée en partie par le recyclage, l’intégration des résidus et le détournement. Passant par la notion de nostalgie technologique vers la matérialité du bruit et de l’approche critique dans le glitch art, ce texte examine comment la matérialité infuse le processus à travers la réappropriation d’objets électroniques. Par conséquent, l'œuvre met en évidence la façon dont la matérialité des circuits électroniques sert de vecteur d'agentivité, jouant un rôle esthétique et conceptuel crucial tout au long du processus de création, et ce, jusqu'au contexte de la performance. / This research-creation memoir explores the design and production process leading to the audiovisual performance Capturing Light Frequencies. This process relies on the reverse engineering of optical devices, such as scanner heads, to generate sounds and images from objects in proximity to their sensors. Solar panels are also redirected from their usual function to generate sound from various light sources. The strategies employed in these experimental instruments resonate with the do-it-yourself culture, characterized in part by recycling, the integration of residuals and hardware hacking. Examining the notion of technological nostalgia towards the materiality of noise and the critical approach in glitch art, this text examines how materiality infuses the process through the appropriation of electronic circuitry. Consequently, the work highlights how the materiality of electronic circuits serves as a vector of agentivity, playing a crucial aesthetic and conceptual role throughout the creative process, right up to the context of performance.

Le processus de conception des instruments à anche simple, élaboré au fil des siècles par les facteurs, est essentiellement basé sur des lois de comportement empiriques qui résultent de l’arbitrage des clarinettistes. Leurs critères subjectifs d’appréciation semblent être aussi bien alimentés par des descripteurs acoustiques (fréquence de jeu, spectre perçu, dynamique) que par l’aisance dans leur contrôle. Les connaissances actuelles en propagation guidée dans les réseaux de trous latéraux, offrent une base nécessaire à la prédiction du comportement acoustique linéaire du résonateur de l’instrument. Nous cherchons, à l’aide de ceux-ci, à proposer une méthode d’optimisation géométrique (positions et dimensions des trous latéraux) afin d’atteindre une retranscription objective, la plus proche possible, des critères d’appréciation du musicien. L’heuristique suivie au cours de cette étude vise à affiner les modèles de comportement ainsi que la construction des critères objectifs d’appréciation à l’issue de chaque réalisation d’un prototype de clarinette jusqu’à leur validation expérimentale. Avec l’aide d’un facteur d’instrument, deux prototypes ont été réalisés et nous exposerons les avantages et inconvénients des procédures d’optimisation appliquées à chacun d’eux. / Single reed instruments conception process developed by instrument makers, is essentially based on empirical laws obtained from their interaction with musicians. Some of the subjectives criteria seems to be defined by both acoustic descriptors(like playing frequency, radiating spectrum and musical dynamics for exemple) and the ease of their control. Present knowledges in guided wave propagation in tone hole lattice are a necessary background to explain linear behavior of the clarinet. We aim to develop an optimisation method for clarinet geometrical variables in a way to reach the best objective translation of the clarinetists appraisal criteria. Then, the followed heuristic in this study consist in the enhancement of the acoustic behavior laws in parallel with the development of objective criteria after each logical clarinet making, until their experimental validation. The collaborative work with an instrument maker, helps us to make 2 prototypes with each specific procedure depicted in this document.