Séminaire interne des doctorants du LMSSC

Au LMSSC, Cnam, Paris, le 23 juin 2011 à 14h

Yacine Braïkia, Yassine Karim, Mélodie Monteil, Luciano Pereira da Silva, Lucie Rouleau

Évaluation de méthodes d'imagerie acoustique pour la localisation de sources de bruits
en milieu confiné.

Yassine Braïkia
L'amélioration du confort acoustique dans les habitacles des véhicules de transport individuel ou collectif constitue une préoccupation importante des industriels des domaines ferroviaire et routier. La thèse de doctorat que je prépare actuellement au sein du LMSSC s’inscrit dans ce contexte, et a pour objectif de développer et de valider une nouvelle méthodologie de mesure pour caractériser efficacement les différentes sources de bruits dans un coffre de voiture, et ce, afin de remplacer les méthodes actuelles qui sont lourdes, onéreuses, longues et difficiles à mettre en œuvre constituant de ce fait, un frein important dans l’amélioration de l’environnement sonore. Les enjeux théorique et technique de cette nouvelle méthodologie sont de :
  • concevoir des méthodes d’analyse qui permettent d’obtenir des résultats en des temps compatibles avec la durée typique d’une séance d’essais (4 à 8 heures), sur une gamme de fréquence s’approchant idéalement de 125 Hz - 4 KHz ;
  • tester des solutions innovantes des techniques de mesures en champ proche grâce à des antennes pleines et hémisphériques double couche permettant de retrancher le champ réverbéré au champ mesuré.
Dans cette démarche deux méthodes d’imagerie acoustique en champ proche seront présentées.
La première méthode SONAH (Statistically Optimal Nearfiel Acoustical Holography) a été développée, dans un premier temps, par HALD pour des surfaces planes, élargie par la suite pour des géométries cylindriques, et enfin étendue pour tout type de géométrie ; c’est une méthode existante qui a permis de s'affranchir du caractère confiné de l’environnement.
La deuxième méthode FSM (Field Separation Method) conçue et développée par le LMSSC pour ce type d’application se base sur la décomposition en harmoniques sphériques du champ mesuré sur une antenne hémisphérique permettant ainsi de séparer les contributions du champ réverbéré issu de la source perturbatrice du champ mesuré.
Une première phase d’étude en simulation à été réalisée, afin de valider les algorithmes et d’étudier la robustesse de ces deux méthodes dans un environnement confiné. La seconde phase consiste à mettre en œuvre ces deux méthodes sur des cas pratiques. Une première série de mesures d’une source encastrée dans le planché d’une maquette d’un coffre en bois ont été réalisées, et le champ de la source principale a été reconstruit par les deux méthodes. Une deuxième série de mesures a été également effectuée dans le coffre d’une voiture permettant de tester les deux méthodes.

Réduction de vibrations de structures par des dispositifs piézo-électriques.

Prise en compte des incertitudes afin d’améliorer la robustesse de la réponse.

Yassine Karim
Durant cet exposé sur mes travaux de thèse, je présenterai une démarche d'intégration d'éléments piézoélectriques dans une structure, dans le but de réduire les vibrations.
Dans cette perspective, on optimise tout d'abord les paramètres des dispositifs piézo-électriques qui influencent l'amplitude vibratoire et par la suite on fait une étude de sensibilité de ces paramètres sur la réponse vibratoire. L'objectif visé est d'améliorer la robustesse de la réponse optimale et donc la faible variation de la réponse par rapport à une variation aléatoire des paramètres d'entrée autour de leurs valeurs optimales.
Dans un premier temps, l'étude va concerner des structures élémentaires afin de comparer et valider les résultats obtenus par la méthode avec ceux qui existent dans la littérature, et dans un deuxième temps l'étude portera sur des systèmes plus complexes comme les liaisons équipées d'éléments piézo-électriques entre des éléments de structure.

Vibrations non linéaires de coques minces précontraintes : applications aux steelpans.

Mélodie Monteil
Les steelpans (ou steel drums) sont des instruments de percussions caribéennes dont le timbre original provient de phénomènes non linéaires dus à la géométrie. Ils sont fabriqués à partir de bidons métalliques déformés par martelage jusqu'à l'obtention d'une coque sphérique principale à l'intérieur de laquelle on distingue différents dômes qui constituent les différentes notes.
L'objectif de cette thèse est de réaliser un modèle éléments-finis retraçant l'ensemble des étapes de fabrication de l'instrument et qui rend compte, de manière prédictive, du comportement non linéaire responsable de son timbre. Pour cela, il est entrepris la fabrication de steelpans qui évoluent avec le modèle, pour permettre des recalages expérimentaux successifs. D'autre part, une caractérisation fine des vibrations des steelpans est réalisée, notamment par l'élaboration de modèles rendant compte de transferts d'énergie par couplage modal (résonance interne).

Modèles numériques d'ordre réduits pour la prédiction et l'atténuation du rayonnement acoustique de structures par dispositifs piézoélectriques shuntés.

Luciano Pereira da Silva
Ce travail concerne la modélisation et l’optimisation de la réduction du rayonnement acoustique de structures minces dans le domaine des basses fréquences à partir d’éléments piézoélectriques shuntés. Des modèles éléments finis d’ordre réduit sont développés pour la structure (plaques avec pastilles piézoélectriques) de façon à prendre en compte les couplages électromécaniques. Ces modèles discrets sont ensuite utilisés pour déterminer la puissance acoustique rayonnée, identifier les modes de vibration à contrôler et optimiser les éléments piézoélectriques et les circuits auxquels ils sont connectés.

Modélisation du comportement vibratoire et dissipatif de structures métalliques avec couche viscoélastique couplées à des fluides interne et externe.

Lucie Rouleau
Lors de la conception d’un sous-marin, un soin particulier est pris à limiter les sources de bruit pouvant entraîner la détection du sous-marin ou des perturbations du sonar. Une solution technique consiste à munir certaines parties du sous-marin de couches viscoélastiques permettant ainsi la dissipation d’une partie de l’énergie mécanique vibratoire et donc une réduction du bruit rayonné.
Afin de pouvoir optimiser et dimensionner la structure et le matériau amortissant, il est souhaitable de disposer d’un outil numérique prédictif et efficace modélisant le problème couplé constitué d’une structure avec matériaux viscolastiques intégrés en contact avec des liquides interne et externe.
Deux méthodes de réduction sont proposées pour résoudre le problème à moindre coût dans le domaine fréquentiel. La première porte sur le développement d'opérateurs de masse ajoutée pour la prise en compte du fluide. La seconde est l'utilisation de méthodes itératives pour calculer les modes couplés du problème dissipatif. Cette stratégie de calcul est appliquée à la réponse d'un anneau sandwich bidimensionnel couplé à des fluides interne et externe.


Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC