Gaetan Kerschen décroche un ERC Advanced Grant pour son projet ENTIRE
Financé par un ERC Advanced Grant et porté par Gaëtan Kerschen, ingénieur en aéronautique à l'Université de Liège, le projet ENTIRE ambitionne de développer la nouvelle génération de tests vibratoires pour les structures aéronautiques et spatiales, telles que les avions, lanceurs et satellites. Ce projet vise à combler l’ écart majeur qui subsiste entre la théorie scientifique et la pratique industrielle. Une ouverture de la recherche se fera aussi dans le domaine des neurosciences afin de mieux caractériser les crises de patients souffrant d'épilepsie.
L
a théorie des vibrations non linéaires est une branche de la mécanique et de la physique appliquée qui étudie les systèmes vibratoires dans lesquels les relations entre les forces appliquées et les réponses du système ne sont pas proportionnelles (contrairement aux systèmes linéaires). Depuis les travaux fondateurs d’Henri Poincaré à la fin du XIXe siècle, cette théorie a connu des progrès considérables, particulièrement avec l’essor des méthodes numériques dans les années 1970.
Ces avancées ont permis une compréhension approfondie des phénomènes dynamiques complexes et leur prédiction via des modèles numériques sophistiqués. Pourtant, ces progrès scientifiques n’ont que faiblement impacté les pratiques industrielles actuelles, qui restent largement basées sur l’hypothèse simplificatrice de linéarité. "Cette approche traditionnelle se révèle désormais insuffisante face aux exigences croissantes en matière d’environnement imposées par l'industrie aérospatiale, explique Gaëtan Kerschen, ingénieur au sein de l'unité de recherches A&M de l'ULiège. En effet, les structures modernes, plus légères et plus flexibles grâce notamment à l’utilisation de matériaux avancés, risquent de présenter inévitablement des comportements non linéaires parfois dangereux, mais potentiellement bénéfiques s’ils sont maîtrisés."
Face à ce constat, le projet ENTIRE (Experimental Continuation in Nonlinear Dynamics: Aerospace Engineering and Beyond) propose une stratégie radicalement nouvelle : développer une méthodologie expérimentale innovante capable d’identifier en temps réel et sans nécessiter de modèle préalable, tout le diagramme de bifurcation d’un système non linéaire. "Cette approche repose notamment sur des techniques de contrôle à rétroaction, garantissant la stabilité des réponses mesurées. Pour compléter cette approche fondée sur le contrôle, une stratégie complémentaire basée sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique sera mise en œuvre." Ces outils avancés permettront une analyse rapide et précise des comportements dynamiques complexes observés lors des essais.
Le potentiel de la méthodologie sera validé concrètement sur des applications industrielles réelles, telles que des composants de moteurs à réaction et même un avion entier. Cette mise en situation pratique renforcera la pertinence industrielle et la portée interdisciplinaire de la méthodologie proposée. "Les campagnes d’essais s’appuieront sur des collaborations avec l’entreprise V2i située dans le parc scientifique du Sart Tilman, spécialisée dans les tests en vibration." L’équipe pourra également mener des tests en soufflerie au sein de la Faculté des Sciences Appliquées de l’ULiège qui dispose d'une soufflerie subsonique multidisciplinaire, propice à l’analyse aérodynamique.
Le caractère générique de l'approche proposée par le projet ENTIRE ouvre aussi des perspectives bien au-delà du secteur aérospatial. Par exemple, des collaborations ont déjà été initiées dans le domaine médical avec l’Institut de Neuroscience de Marseille : "Nous allons travailler avec le Dr Jirsa au développement de protocoles de mesure des épisodes d'épilepsie afin de mieux appréhender le phénomène et son déclanchement."
Le projet ENTIRE marque une avancée significative en réunissant pour la première fois les trois composantes essentielles de l’analyse vibratoire non linéaire : la théorie fondamentale, la simulation numérique avancée, et une approche expérimentale innovante. À terme, cette convergence promet d’offrir une maîtrise totale des phénomènes vibratoires non linéaires, garantissant ainsi des structures à la fois plus sûres, performantes et durables pour l’industrie de demain. La méthodologie proposée dans le cadre du projet ENTIRE pourrait également bénéficier à d’autres applications telles que les micro-résonateurs (MEMS) ou les lasers en physique.
Le projet ENTIRE fait suite à un parcours remarquable, il est en effet troisième financement de ce type que Gaëtan Kerschen décroche auprès de l'European Research Council après un ERC Starting Grant (2012-2017) pour son projet NOVIB ( The Nonlinear Tuned Vibration Absorber) sur la conception et le testing d'un prototype d’amortisseurs de vibrations d'ailes d'avions basé sur un nouveau concept et ça mise en application par avec un ERC Proof of Concept Grant (2017-2019) pour commercialiser son logiciel NI2D d'analyses vibratoires non-linéaires à destination d'entreprises actives dans les domaines du spatial, de l'automobile et de la mécanique.
