Thèse présentée par Lucie Rouleau

Modélisation vibro-acoustique de structures sandwich
munies de matériaux viscoélastiques

Soutenue le 18 octobre 2013 devant le jury composé de :

Gael CHEVALLIER LISMMA, Supméca, Saint-Ouen Rapporteur
Morvan OUISSE FEMTO-ST, ENSMM, Besançon Rapporteur
Étienne BALMÈS PIMM, Arts et Métiers ParisTech Examinateur
El-Mostafa DAYA LEM3, Université de Lorraine, Metz Examinateur
Jean-François SIGRIST DCNS Research, La Montagne Examinateur
Jean-François DEÜ LMSSC, Cnam Paris Directeur de thèse
Antoine LEGAY LMSSC, Cnam Paris Co-encadrant de thèse
Frédérique LE LAY DCNS Research, La Montagne Invité
Pierre MARIN-CURTOUD DGA TN, Toulon Invité

Résumé :

Dans le cadre de la discrétion acoustique des navires militaires, cette thèse contribue à la modélisation de structures amorties par des matériaux viscoélastiques, sous forme de couches contraintes.
Afin de pouvoir optimiser et dimensionner la structure et le matériau amortissant, il est souhaitable de disposer d'un outil numérique prédictif et efficace.

Dans un premier temps, une stratégie de caractérisation et de modélisation du comportement de matériaux viscoélastiques est proposée.
Elle inclue une méthode de recalage de résultats de mesures par DMA basée sur le respect des relations de Kramers-Kronig, permettant ainsi de construire des courbes maîtresses du matériau en accord avec le principe de causalité.
Dans un deuxième temps, un code de calcul par éléments finis est développé, puis des essais de vibration sur structures sandwich sont réalisés afin de valider la modélisation par éléments finis de structures munies de matériaux viscoélastiques.
Dans le cas d'une fine couche viscoélastique insérée dans une structure maillée par des éléments volumiques, deux éléments d'interface sont développés : ils permettent de tester simplement plusieurs configurations.
Enfin, dans un troisième temps, deux catégories de méthodes de réduction adaptées au calcul de la réponse fréquentielle de structures fortement amorties par des matériaux viscoélastiques sont étudiées : les méthodes de projection sur bases modales et la méthode de reconstruction par approximants de Padé.
Dans le cadre d'études paramétriques pour l'optimisation des performances acoustiques des traitements viscoélastiques contraints, les avantages des méthodes développées sont mises en avant à travers deux cas d'application.



Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés - LMSSC