Développement de modèles numériques pour l'évaluation
des performances vibro-acoustiques de fenêtres en basse fréquence

Thèse présentée par Chaïma Soussi et soutenue le 17 septembre 2020 devant le jury composé de :

 
  
 
Christophe DESCELIERS Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Échelle (MSME), Équipe de Mécanique, Université Gustave Eiffel, Champs-sur-Marne Président
Jean-Daniel CHAZOT Laboratoire Roberval, Université de Technologie de Compiègne Rapporteur
Olivier DAZEL Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine (LAUM), Le Mans Rapporteur
Romain RUMPLER The Marcus Wallenberg Laboratory for Sound and Vibration Research (MWL), KTH Royal Institute of Technology, Stockholm Examinateur
Émeline SADOULET FEMTO-ST, Équipe Dynamique des Structures & Matériaux Architecturés pour la vibroacoustique (D.SMART), Département Mécanique Appliquée, Université de Franche-Comté (UFC), Besançon Examinateur
Jean-François DEÜ LMSSC, Le Cnam Paris Directeur de thèse
Walid LARBI LMSSC, Le Cnam Paris Co-directeur de thèse
Mathieu AUCEJO LMSSC, Le Cnam Paris Co-encadrant de thèse
Philippe MACQUART Délégué général de l'Union des Fabricants de Menuiseries Extérieures (UFME) Invité

Résumé :

Les travaux de cette thèse portent sur la prédiction numérique de la transmission acoustique de doubles vitrages isolants et de fenêtres en menuiserie bois dans le domaine des basses fréquences. Dans ce cadre, pour la résolution du problème multiphysique, la méthode des éléments finis est utilisée. Ce choix est justifié par le fait que cette approche est adaptée à la résolution des problèmes d'interaction fluide-structure en basse fréquence, grâce notamment à sa souplesse dans la prise en compte du couplage entre domaines et des complexités géométriques et matérielles des structures.

Pour atteindre l'objectif visé, des analyses modales expérimentales des principaux composants d'une fenêtre, puis d'une fenêtre complète, sont réalisées afin de recaler les différents modèles numériques. De plus, l'effet des conditions expérimentales sur la mesure de l'indice d'affaiblissement acoustique est analysé au travers de la définition de quatre configurations numériques de l'essai acoustique en laboratoire. Ces configurations, dont la différence est liée à la représentation des salles d'émission et de réception, permettent de caractériser leur influence sur la détermination de l'indice d'affaiblissement acoustique en dessous de la fréquence de Shroeder.

Les résultats numériques, obtenus avec une configuration en champ libre pour des doubles vitrages et des fenêtres, sont comparés à des résultats expérimentaux pour évaluer l'efficacité et la validité des modèles développés. Enfin, des études paramétriques sont menées pour étudier l'influence sur l'indice d'affaiblissement acoustique de certains paramètres tels que (i) les propriétés des vitres ou du système d'étanchéité, (ii) les caractéristiques de la cavité inter-vitrage, et (iii) les conditions aux limites.