HDR présentée par Walid Larbi

Prédiction de l'atténuation du bruit et des vibrations avec des techniques passives en vibroacoustique : Modèles numériques d'ordre réduit

Soutenue le 2 février 2016 devant le jury composé de :

Noureddine BOUHADDI FEMTO-ST, ENSMM, Besançon Président
Olivier DAZEL LAUM, Université du Maine, Le Mans Rapporteur
António Mendes FERREIRA Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), Portugal Rapporteur
Mohamed Ali HAMDI Laboratoire Roberval, UTC, Compiègne Rapporteur
Alfredo BERMÚDEZ University of Santiago de Compostela (USC), Spain Examinateur
Jean-François DEÜ LMSSC, Cnam Paris Examinateur
Roger OHAYON LMSSC, Cnam Paris Examinateur
Morvan OUISSE FEMTO-ST, ENSMM, Besançon Examinateur

Résumé :

Ce mémoire synthétise mes travaux de recherches depuis la fin de mon doctorat au sein du Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés du Cnam Paris sur la période de janvier 2007 à décembre 2015. Il est divisé en trois grandes parties qui s'articulent autour de la problématique de la réduction des nuisances sonores et vibratoires par l'utilisation de traitements dissipatifs.

La première partie concerne l'utilisation des patchs piézoélectriques shuntés pour la réduction des vibrations de structures élastiques couplées ou non à des domaines acoustiques internes ou externes. La méthode des éléments finis est utilisée pour la modélisation de la partie électromécanique du problème et pour la modélisation du domaine acoustique interne. Dans le cas d'un couplage avec un domaine acoustique non-borné, la méthode des éléments de frontière ou l'intégrale de Rayleigh sont utilisées pour prédire le rayonnement acoustique. Divers modèles numériques d'ordre réduit sont développés pour simuler le problème à faible coût numérique. Des bases de projection originales ainsi que des éléments finis appropriés à chaque problème sont développés. Une procédure d'optimisation topologique est également proposée pour trouver la position et la forme optimales de patchs piézoélectriques shuntés afin de maximiser l'atténuation.

La deuxième partie concerne l'utilisation de doubles parois feuilletées à cœur viscoélastique pour l'atténuation de la transmission sonore. Un modèle éléments finis d'ordre réduit est développé pour prédire l'indice d'affaiblissement acoustique du système. L'approche proposée est basée sur la méthode de projection modale sur les bases découplées et l'introduction de corrections statiques pour accélérer la convergence. Les résultats issus du modèle numérique sont comparés aux mesures expérimentales menées en laboratoire. Une technique d'atténuation par patchs piézoélectriques shuntés est également développée pour palier au problème de la fréquence de résonance masse-air-masse.

La troisième partie concerne l'utilisation de matériaux absorbants pour améliorer le confort acoustique et diminuer le niveau sonore à l'intérieur d'un espace fermé. La modélisation éléments finis du milieu poreux est classiquement basée sur des lois de comportement homogénéisées en suivant la théorie de Biot-Allard. Ce type de modélisation nécessite un maillage tridimensionnel conduisant à un coût de calcul exorbitant. Pour remédier à ce problème, nous avons développé des approches impédancielles générales et simplifiées où le matériau absorbant est modélisé par son impédance surfacique localisée. Les approches proposées permettent d'éviter la discrétisation du matériau poreux et s'écrivent dans les domaines fréquentiel et temporel dans le cas de l'impédance simplifiée.



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC