Essais vibratoires : vers une qualification plus réaliste des équipements industriels – Projet TRIALS

Projet en cours AVNIR Engineering

Début du projet : Juin 2026.

Le projet vise à développer de nouvelles méthodologies d’essais vibratoires multiaxiaux capables de mieux reproduire les environnements dynamiques réels et d’améliorer l’évaluation de la durée de vie des structures et systèmes embarqués.

Contexte du projet

Dans l’aéronautique, le spatial, le ferroviaire ou encore l’énergie, la fiabilité des équipements est une exigence absolue. Une défaillance prématurée peut entraîner des coûts importants, des indisponibilités critiques, voire remettre en cause la sécurité d’un système complet. Pour limiter ces risques, les équipements embarqués sont soumis à des campagnes d’essais vibratoires destinées à reproduire les contraintes qu’ils rencontreront en service.

Pourtant, malgré des décennies d’utilisation, les méthodes de qualification actuelles présentent encore certaines limites. La plupart des essais vibratoires reposent sur des sollicitations appliquées successivement selon les trois axes orthogonaux. Cette approche a démontré son efficacité, mais elle reste éloignée des conditions réellement rencontrées par les équipements en fonctionnement.

Dans la réalité, les vibrations agissent simultanément dans plusieurs directions. Ces sollicitations multiaxiales génèrent des interactions complexes qui peuvent modifier profondément le comportement dynamique des structures et accélérer certains phénomènes de fatigue. Cette différence entre les essais de laboratoire et les conditions réelles constitue aujourd’hui un défi majeur pour de nombreux industriels.

Des limites qui impactent directement la conception des systèmes

Face à cette incertitude, les concepteurs sont souvent contraints d’introduire des marges de sécurité importantes. Ces marges permettent de garantir la tenue des équipements mais conduisent parfois à un surdimensionnement des structures. Dans des secteurs comme l’aéronautique ou le spatial, où chaque kilogramme embarqué représente un enjeu économique et environnemental, cette approche atteint rapidement ses limites.

À l’inverse, certains mécanismes d’endommagement peuvent rester invisibles lors des essais traditionnels. Des équipements ayant satisfait l’ensemble des exigences normatives peuvent ainsi révéler en exploitation des faiblesses liées à des phénomènes vibratoires qui n’ont jamais été reproduits lors de leur qualification. Pour les industriels, l’enjeu est donc double : améliorer la représentativité des essais tout en réduisant les incertitudes qui pèsent sur la conception.

Reproduire la complexité du monde réel

C’est précisément l’objectif du projet TRIALS, porté conjointement par le Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (LaMCoS – INSA Lyon) et AVNIR Engineering. Retenu dans le cadre du dispositif Pacte de Recherche de la Région Auvergne-Rhône-Alpes, ce programme vise à développer une nouvelle génération de méthodologies d’essais vibratoires multiaxiaux.

L’objectif n’est pas simplement d’appliquer des vibrations dans plusieurs directions simultanément. Les chercheurs souhaitent comprendre et maîtriser les phénomènes de couplage qui apparaissent lorsque plusieurs sollicitations interagissent entre elles. Ces interactions, appelées termes d’intercorrélation ou termes extra-diagonaux, constituent aujourd’hui l’un des principaux verrous scientifiques du domaine. Souvent absents des spécifications d’essais, ils peuvent pourtant influencer fortement les contraintes subies par une structure ainsi que sa durée de vie.

Associer expérimentation avancée et simulation numérique

Pour répondre à cette problématique, le projet s’appuie sur des moyens expérimentaux de pointe. Les essais seront réalisés sur des plateformes multiaxiales capables de reproduire des environnements vibratoires complexes dans plusieurs directions simultanément. Ces moyens permettront de comparer directement les effets de sollicitations multiaxiales réelles avec ceux obtenus lors d’essais monoaxiaux conventionnels. L’objectif est de quantifier précisément l’impact de ces différences sur l’endommagement et la fatigue des structures.

En parallèle, les données expérimentales alimenteront le développement d’outils numériques avancés capables d’intégrer ces phénomènes dans les calculs de conception. AVNIR Engineering contribuera notamment au développement de modèles de simulation permettant d’évaluer le comportement dynamique des équipements soumis à des environnements vibratoires complexes. À terme, ces outils devront permettre d’identifier dès la phase de conception des zones sensibles qui ne seraient pas détectées avec les approches conventionnelles.

Réduire les temps d’essais tout en améliorant la fiabilité

Les bénéfices attendus dépassent largement le cadre scientifique. Les essais multiaxiaux offrent en effet la possibilité de réduire significativement la durée des campagnes de qualification. Là où plusieurs essais successifs sont aujourd’hui nécessaires pour solliciter chaque axe indépendamment, une sollicitation simultanée permet de reproduire en une seule campagne un environnement beaucoup plus proche de la réalité. Cette évolution pourrait réduire les coûts d’essais, accélérer les phases de développement et améliorer la robustesse des équipements qualifiés. À plus long terme, les travaux du projet pourraient également contribuer à l’évolution des référentiels normatifs utilisés dans différents secteurs industriels.

Une technologie stratégique pour les filières industrielles

Les enjeux dépassent le seul domaine de la vibration. Mieux comprendre les mécanismes de fatigue liés aux sollicitations multiaxiales permettra de développer des équipements plus fiables, plus légers et plus durables. Cette capacité constitue un levier important pour les secteurs confrontés à des objectifs de décarbonation, d’allègement des structures et d’amélioration de la performance énergétique. À travers TRIALS, AVNIR Engineering ambitionne ainsi de faire émerger de nouvelles méthodologies de qualification capables de rapprocher les essais de laboratoire des conditions réelles d’exploitation. Une évolution qui pourrait transformer durablement la manière dont sont conçus, validés et fiabilisés les équipements industriels de demain.