Les méthodes de contrôle de vibrations passives basées sur des absorbeurslinéaires ont été largement étudiées et ils ont aujourd'hui une vaste gammed'applications. Cependant, les absorbeurs linéaires n’étant efficaces quelorsqu'ils sont accordés à la fréquence que l'on veut contrôler, ils présententdes limites considérables quand ils sont appliqués à des systèmes possédantdes incertitudes sur les paramètres modaux ou ayant une fréquence propredépendante de la force extérieure. Dans cette thèse la réduction des vibrations dans les systèmes mécaniques à l'aide d'un absorbeur Nonlinear Energy Sink est étudiée. Le phénomène qui gouverne la physique de ce dispositif est appelé pompage énergétique (Targeted Energy Transfer) et il consiste en un transfert irréversible d'énergie du système principal vers le NES, où l’énergie est dissipée. Ce transfert d'énergie peut se produire pour une large gamme de fréquences et sans besoin que le NES ne soit accordé _a une fréquence spécifique.La dynamique d'un premier type de NES appelé Vibro-Impact NonlinearEnergy Sink (VI-NES) est investiguée expérimentalement grâce à unoscillateur linéaire (OL) à un degré de liberté forcé harmoniquement auquelle VI-NES est attaché. Le pompage énergétique du OL vers le VI-NESest observé expérimentalement, ce qui a permis d'obtenir une importanteréduction du pic de résonance du système principal. Le système est étudiéanalytiquement à l'aide de la méthode Multi-Echelles et le comportementnon-linéaire observé est expliqué théoriquement. Le deuxième type de NES présenté est le Magnetic-Strung NES avec récupération d'énergie. Cette étude ajoute l'aspect lié à la récupération d'énergie au domaine de recherche des absorbeurs non-linéaires. Le système consiste en un oscillateur linéaire (OL) à un degré de liberté forcé harmoniquement auquel le MS-NES est appliqué. La force non-linéaire de rappel peut être modulée grâce à une force magnétique introduite judicieusement, ce qui permet au NES d'avoir plusieurs configurations possibles. Lesystème résultant est un système électromécanique où l'énergie vibratoire dusystème principal est absorbée par le NES et est ensuite dissipée en partiepar l'amortissement visqueux et convertie en partie en puissance électrique.Les études numérique et expérimentale analysent les performances du MSNESen tant qu'absorbeur d'énergie et en tant que récupérateur d'énergie.Finalement, les idées et les perspectives issues de cette étude sont traitéeset les directions pour les travaux futurs sont fournies. / Passive vibration control methods using linear dampers have been largelystudied and investigated, and they have nowadays a broad range of applications.However, linear dampers are efficient when tuned to the specificfrequency to control but present substantial limitations when applied to primarysystems with uncertainties on the modal parameters or to systemshaving a natural frequency that may vary with external forcing.In this thesis the vibration mitigation in mechanical systems by meansof a Nonlinear Energy Sink absorber is studied. The phenomenon governingthe physics of this kind of device is referred to as Targeted Energy Transferand it consists in an irreversible energy transfer from the primary systemto the NES where the energy is then dissipated. This energy transfer mayoccur over a broad range of frequencies with no need for the NES to betuned to a specific one.The dynamics of a first type of NES called Vibro-Impact Nonlinear EnergySink (VI-NES) is experimentally investigated via a harmonically forcedsingle-degree-of-freedom linear oscillator to which a VI-NES is attached. ATargeted Energy Transfer from the LO towards the VI-NES is experimentallyobserved and a significant reduction of the primary system's resonancepeak is obtained. The system is analytically studied by means of the MultipleScales method and the nonlinear behavior experimentally observed istheoretically explained. The second type of NES presented is the Magnetic-Strung NES withenergy harvesting. This study adds the energy harvesting aspect to the researchon nonlinear vibration absorbers. The system consists in a harmonicallyforced single-degree-of-freedom linear oscillator to which the MS-NESis applied. The type of nonlinearity used can be shaped thanks to a magneticforce aptly introduced, allowing the NES to have several possible configurations.The resulting system is an electro-mechanical system in which thevibration energy of the primary system is absorbed by the NES and subsequentlypartially dissipated by the viscous damping and partially convertedinto electrical power. The numerical and experimental studies analyze theperformances of the MS-NES both as an energy absorber and as an energyharvester.

Ce mémoire est consacré à l'étude d'un absorbeur dynamique non linéaire hybride passif-actif (ADNLH) pour la réduction du bruit en basses-fréquences. La partie passive de l'ADNLH est une membrane en latex à déformée non linéaire dont la face avant est couplée au champ acoustique que l'on souhaite réduire. Cette membrane se comporte comme un oscillateur non linéaire et fait partie de la famille des absorbeurs non linéaires connus sous le nom de Nonlinear Energy Sink (NES). La face arrière de la membrane est encoffrée et un dispositif de contrôle actif est inclus dans le volume d'encoffrement. Ce dispositif est conçu pour modifier la raideur linéaire et l'amortissement de la membrane. Des précédents travaux ont été réalisés uniquement sur la partie passive (la membrane) et ont permis de valider le principe de pompage énergétique dans le domaine acoustique. Cependant la membrane seule possède des limitations (notamment le seuil de déclenchement du pompage) qui restreignent les applications possibles. L'objectif de l'ADNLH est d'améliorer les performances du pompage énergétique acoustique en modifiant les propriétés linéaires de la membrane grâce à la boucle d'asservissement. Dans un premier temps une étude théorique et expérimentale est réalisée sur l'ADNLH. L'ADNLH est ensuite couplé à un tube résonant avec une excitation sinusoïdale et en bruit blanc. Il permet bien d'écrêter le premier pic de résonance du tube avec de meilleures performances que la version passive. Enfin l'ADNLH est installé dans une salle peu amortie. Il permet d'atténuer la première résonance acoustique de la salle dans le cas d'une excitation sinusoïdale. / This thesis is devoted to the study of a hybrid passive-active nonlinear dynamic absorber for the reduction of noise in low frequencies. The passive part of the ADNLH is a membrane in latex with a nonlinear deformation and its front face coupled to the acoustic field to be reduced. This membrane is acting as a nonlinear oscillator and is part of the family of absorbers known as Nonlinear Sink Energy (NES). The rear face is enclosed and a active device is included inside this enclosure. This device is designed in order to modify the linear stiffness and the damping of the membrane. Previous work has been done only on the passive part (the membrane) and has validated the principle of energy pumping for Acoustics. However the membrane has some limitations (like the threshold of energy pumping) that restrain the practical applications. The goal of the ADNLH is to improve the performance of the energy pumping by modifying the linear properties of the membrane with the help of the active device. In a first time an experimental and theoretical study of the ADNLH is done. Then the ADNLH is coupled to a tube of air thanks to an academic assembly under a sinusoidal excitation or broadband. It allows to cut the top off the first acoustic resonance of the tube with better performances than the membrane alone. At last the ADNLH is set inside a weakly damped room. The ADNLH allows to attenuate the first resonance of the room in the case of a sinusoidal excitation. One also shows that the control of the damping of the membrane is the key parameter for the performance of the ADNLH.

Ce travail porte sur l'étude d'amortissement piézoélectrique shunté pour les roues aubagées désaccordées de turbomachines. Les problèmes vibratoires sont de première importance pour les motoristes aéronautiques et, parmi ceux-ci, les vibrations causées par le désaccordage des aubes tiennent une place importante puisqu'elles sont à l'origine des phénomènes de fatigue oligocyclique et des risques de défaillance associés. L'usage de technologies d'amortissement est donc assez répandu pour réduire l'amplitude vibratoire. Ici, on s'intéresse à l'étude de l'amortissement piézoélectrique shunté appliqué aux roues aubagées désaccordées. Dans notre stratégie, des patchs piézoélectriques shuntés sont attachés sur la surface de la roue entre les aubes adjacentes afin de dissiper l'énergie mécanique de la roue. Par conséquent, l'amplitude des aubes peut être réduite du fait du couplage entre les aubes et la roue. Cette stratégie est d'intérêt pour l'ingénieur car les transducteurs piézoélectriques sont placés en dehors du flux principal des turbomachines. Un modèle numérique a été développé intégrant des circuits piézoélectriques shuntés résonnants. L'amortissement piézoélectrique shunté et un motif optimisé de désaccordage piézoélectrique sont tous les deux introduits afin de minimiser l'effet du désaccordage des aubes. En pratique, le désaccordage des aubes change au cours de la vie du moteur. Les raisons peuvent être multiples comme l'usure, des endommagements par impacts qui vont conduire inévitablement à une évolution du motif du désaccordage. En s'appuyant sur la stratégie de contrôle adaptatif, nous avons proposé un shunt piézoélectrique résonant capable de suivre l'évolution de la structure au cours du temps. Les simulations numériques montrent qu'une bonne efficacité est obtenue en termes de réduction des vibrations de roues aubagées désaccordées. Dans cette thèse, une dernière stratégie est proposée qui correspond à la mise en place d'un système de pompage énergétique nonlinéaire basé sur les éléments piézoélectriques. Une fois intégrées dans une structure mécanique, il est donc en mesure d'agir en tant qu'amortisseur de vibrations, adaptatif et large bande. Une méthode numérique, à coefficient variables de balance harmonique, a été développée afin de calculer les réponses quasi-périodiques associés à ce type de problème. Ce dispositif de pompage énergétique piézoélectrique semble particulièrement intéressant dans le cadre des roues aubagées désaccordées, car il est capable d'interagir de façon adaptative avec chaque secteur de la roue désaccordé. Des résultats prometteurs ont été obtenus et illustrent démontrent ce point de vue.

Ce travail porte sur l’étude d’amortissement piézoélectrique shunté pour les roues aubagées désaccordées de turbomachines. Les problèmes vibratoires sont de première importance pour les motoristes aéronautiques et, parmi ceux-ci, les vibrations causées par le désaccordage des aubes tiennent une place importante puisqu’elles sont à l’origine des phénomènes de fatigue oligocyclique et des risques de défaillance associés. L’usage de technologies d’amortissement est donc assez répandu pour réduire l’amplitude vibratoire. Ici, on s’intéresse à l’étude de l’amortissement piézoélectrique shunté appliqué aux roues aubagées désaccordées. Dans notre stratégie, des patchs piézoélectriques shuntés sont attachés sur la surface de la roue entre les aubes adjacentes afin de dissiper l’énergie mécanique de la roue. Par conséquent, l’amplitude des aubes peut être réduite du fait du couplage entre les aubes et la roue. Cette stratégie est d’intérêt pour l’ingénieur car les transducteurs piézoélectriques sont placés en dehors du flux principal des turbomachines. Un modèle numérique a été développé intégrant des circuits piézoélectriques shuntés résonnants. L’amortissement piézoélectrique shunté et un motif optimisé de désaccordage piézoélectrique sont tous les deux introduits afin de minimiser l’effet du désaccordage des aubes. En pratique, le désaccordage des aubes change au cours de la vie du moteur. Les raisons peuvent être multiples comme l’usure, des endommagements par impacts qui vont conduire inévitablement à une évolution du motif du désaccordage. En s’appuyant sur la stratégie de contrôle adaptatif, nous avons proposé un shunt piézoélectrique résonant capable de suivre l’évolution de la structure au cours du temps. Les simulations numériques montrent qu’une bonne efficacité est obtenue en termes de réduction des vibrations de roues aubagées désaccordées. Dans cette thèse, une dernière stratégie est proposée qui correspond à la mise en place d’un système de pompage énergétique nonlinéaire basé sur les éléments piézoélectriques. Une fois intégrées dans une structure mécanique, il est donc en mesure d’agir en tant qu’amortisseur de vibrations, adaptatif et large bande. Une méthode numérique, à coefficient variables de balance harmonique, a été développée afin de calculer les réponses quasi-périodiques associés à ce type de problème. Ce dispositif de pompage énergétique piézoélectrique semble particulièrement intéressant dans le cadre des roues aubagées désaccordées, car il est capable d’interagir de façon adaptative avec chaque secteur de la roue désaccordé. Des résultats prometteurs ont été obtenus et illustrent démontrent ce point de vue. / This study deals with piezoelectric shunt damping in the mistuned bladed disks. Bladed disks are rich dynamical systems that are known to suffer from severe vibration problems. Blade mistuning is an issue of major concern since it is responsible for high cycle fatigue and failure risks. In the mitigation practice, additional damping is usually introduced into the structure to reduce vibration amplitudes. Here, we are interested in piezoelectric shunt damping applied into mistuned bladed disks. In our proposed damping strategy, shunted piezoelectrics are attached onto the disk surface between adjacent blades in order to dissipate the disk mechanical energy. Consequently the blade vibration can be reduced due to the blade-disk coupling. This strategy is of engineering interest since piezoelectric transducers are placed outside other main stream in turbomachinery. This idea is developed based on a lumped-parameter bladed disk model. Resonant shunt circuits are adopted. Both piezoelectric shunt damping and optimized piezoelectric mistuning are introduced to minimize the blade mistuning effect. Piezoelectric mistuning can be seen as a kind of damping mistuning; it is modeled as a small variation of the inductance value of each shunt circuit. In reality the blade mistuning pattern is not constant in the long run. Due to various complexities, a perturbation of the blade mistuning pattern might result. In benefitting from the manageability and controllability of piezoelectric shunt circuits, an adaptive control strategy is developed to adjust the optimal piezoelectric mistuning pattern according to the perturbation. Numerical simulations reveal that a fine performance is achieved in terms of reducing the blade vibration of slowly time-variant, mistuned bladed disks. An essentially nonlinear piezoelectric shunt circuit is proposed as practical realization of nonlinear energy sink (NES). This piezoelectricbased NES is featured by nonexistence of preferential resonant frequency. It is therefore able to act in essence, as a passive, adaptive, broadband vibration absorber, when integrated into a mechanical structure. A variable-coefficient harmonic balance method for quasiperiodic responses is devised. It helps gain insights into the complex dynamics of forced response when the coupled electromechanical system is under harmonic external forcing. The appealing property of the piezoelectric-based NES enables it especially suitable for applications in mistuned bladed disks since it is capable of adaptively interacting with each sector of mistuned bladed disks in a broadband fashion. Promising results obtained in the numerical studies further demonstrate this viewpoint.