Matériaux poreux pour l'amortissement vibratoire

Résumé

Les matériaux poreux sont généralement utilisés dans l'industrie pour leurs propriétés acoustiques (absorption, isolation). Des études récentes s'intéressent à leurs propriétés élastiques et amortissantes. Celles-ci présentent un intérêt particulier dans l'industrie automobile où le choix des traitements amortissants est guidé par des contraintes de masse. L'identification de mousses ou de feutres aux propriétés amortissantes intéressantes permettrait de remplacer les couches dites "lourdes" (couches viscoélastiques contraintes). Le but de ce projet est d'identifier les propriétés amortissantes de certains matériaux poreux et d'étudier leur impact sur la dynamique d'une structure.

La première partie de ce travail, consistant à mesurer les propriétés viscoélastiques de certaines mousses, s'est réalisée dans le cadre d'une campagne de tests inter-laboratoires (impliquant 14 partenaires académiques et industriels). Des essais au rhéomètre réalisés en torsion ont permis d'identifier le module de cisaillement complexe de mousses de mélamine et polyuréthane. Cette dernière présente des propriétés amortissantes intéressantes pour de l'amortissement vibratoire (facteur de perte ~0.5).

La deuxième partie a pour but d'étudier la faisibilité d'utiliser ces mousses en remplacement de couches viscoélastiques contraintes. Des simulations modélisant la couche poreuse comme un matériau viscoélastique ont permis de comparer les performances amortissantes des deux matériaux. La prochaine étape consiste à introduire les propriétés viscoélastiques des mousses dans un modèle élasto-poro-acoustique et à réaliser des essais vibratoires sur des plaques multicouches. La comparaison des réponses dynamiques permettrait de déterminer si les propriétés viscoélastiques mesurées au rhéomètre sont directement liées aux propriétés dissipatives du squelette ou si celles-ci sont influencées par un couplage fluide-structure.

Dans la continuité de ces travaux, un projet est en discussion avec le PIMM pour l'étude des propriétés de nanomousses.

Propriétés viscoélastiques d'une mousse polyuréthane mesurées au rhéomètre en torsion
Réponses dynamiques d'une plaque simplement appuyée dans différentes configurations (Masse ajoutée : ~6% (Configuration 2), ~20%(Configuration 3))

Partenariats académiques et industriels :

  • Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM)
  • Department of Mechanical Engineering - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

 

Publications
Corps

P. Bonfiglio, F. Pompoli, K. V. Horoshenkov, M. I. B.Seth A. Rahim, L. Jaouen, J. Rodenas, F.-X. Bécot, E. Gourdon, D. Jaeger, V. Kursch, M. Tarello, N. B. Roozen, C. Glorieux, F. Ferrian, P. Leroy, F. B. Vangosa, N. Dauchez, F. Foucart, L. Lei, K. Carillo, O. Doutres, F. Sgard, R. Panneton, K. Verdiere, C. Bertolini, R. Bär, J.-P. Groby, A. Geslain, N. Poulain, L. Rouleau, A. Guinault, H. Ahmadi, C. Forge, How reproducible are methods to measure the dynamic viscoelastic properties of poroelastic media?, Journal of Sound and Vibration, 428, 26-43, 2018. doi

Corps

L. Rouleau, A. Guinault, J.-F. Deü. Vibration damping properties of porous materials. Proceedings of the 6th European Conference on Computational Mechanics (Solids, Structures and Coupled Problems) and 7th European Conference on Computational Fluid Dynamics, ECCM-ECFD 2018, Glasgow, UK, June 11-15, 2018.

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