Développement d'une démarche d'aide à la décision basée sur des modèles physiques pour la conservation et le maintien en état de jeu des instruments de musique patrimoniaux.

Development of a physics-based decision-making support approach for the conservation and preservation of heritage musical instruments in playable condition.

• Auteur / Autrice : Victor Almanza
• Direction : Stéphane Serfaty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique et électronique - Cergy
• Date : Soutenance le 30/09/2022
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Serfaty, Kerem Ege, Jean-Loïc Le Carrou, Emmanuel Foltête, Samuel Forest, Scott Cogan, Stéphane Vaiedelich
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Kerem Ege, Jean-Loïc Le Carrou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conservation et restauration

Instruments de musique anciens

Mots clés libres

Prototypage numérique

Aide à la décision

Instruments de musique patrimoniaux

Comportement mécanique

Vibrations

Analyse de sensibilité

Numerical prototyping

Decision-Making support

Heritage musical instruments

Mechanical behavior

Vibrations

Sensitivity analysis

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'évaluer la capacité de la simulation numérique à prédire le comportement statique et dynamique d'instruments de musique du patrimoine en vue d'en optimiser sa conservation et son maintien en état de jeu. La première partie de ce travail se concentre sur l'impact de l'état mécanique induit lors de la construction et l'assemblage de la table d'harmonie sur son comportement modal en basses fréquences à travers deux études. La première étude s'intéresse à l'impact de différentes méthodes standards de barrage sur le comportement de tables d'harmonie simplifiées et a démontré que cet impact diffère d'une technique de barrage à une autre. La deuxième étude se focalise sur l'impact de la méthode d'assemblage d'une table d'harmonie d'archiluth. Les résultats numériques et expérimentaux ont montré des tendances cohérentes, à savoir, un impact plus important de la qualité du collage que des étapes d'assemblage démontrant ainsi la capacité d'un modèle non validé à prédire des tendances utiles dans un contexte muséal. La deuxième partie de ce travail se concentre sur l'impact de la tension des cordes sur le comportement modal en basses fréquences d'une table d'harmonie d'archiluth. Les résultats numériques et expérimentaux ont à nouveau montré des tendances similaires, à savoir, que l'impact de la tension des cordes ne modifie pas drastiquement le comportement modal de la table d'harmonie. Cela démontre, là encore, la capacité d'un modèle non validé à prédire des tendances utiles dans un contexte muséal. La dernière partie de ce travail présente et illustre la démarche proposée d'aide à la décision basée sur un modèle physique à travers deux études réalisées sur un modèle simplifié d'un luth. Ces deux applications ont permis d'illustrer le potentiel de la méthodologie mise en place mais également ses limites en démontrant le fort impact de la conception du modèle d'incertitude sur les résultats.

The objective of this thesis is to evaluate the capacity of numerical simulations to predict the static and dynamic behavior of heritage musical instruments in order to enhance decision support for their conservation and maintenance under playing conditions. The first part of this work focuses on the impact of the mechanical state induced during the construction and assembly of a wooden soundboard on its modal behavior in low frequencies through two studies. The first study examines the impact of different standard bracing methods on the behavior of simplified soundboards and has shown that this impact differs from one bracing technique to another. The second study examines the impact of the assembly method of an archlute soundboard. Numerical and experimental results showed consistent trends, namely, a greater impact of the gluing process than of the assembly steps, thus demonstrating the ability of an unvalidated model to predict useful trends in a museum context. The second part of this work focuses on the impact of string tension on the low frequency modal behavior of an archlute soundboard. Numerical and experimental results again show similar trends, namely, that the impact of string tension does not drastically alter the modal behavior of the soundboard. These results demonstrate the ability of an unvalidated model to predict useful trends for decision support in a museum context. The last part of this work illustrates the proposed physics-based decision support approach via two studies performed on a simplified model of a lute. These two applications illustrate the potential of the methodology but also its limits by demonstrating the strong impact of the uncertainty model on the results.