Dissertations / Theses on the topic 'Transparence acoustique'

Le rayonnement acoustique des plaques trouées est modélisé par formulation variationnelle pour l'aspect mécanique et intégrale pour le calcul du champ rayonné (potentiel de double couche). La non-unicité des décompositions modales, due à la présence du trou, est levée grâce à la notion nouvelle d'ectoplasme. La validation du logiciel est effectuée d'une part en comparant avec des calculs éléments finis et d'autre part, grâce à une expérimentation fine, sur maquette. Ce travail généralise la méthode integro-modale, aux structures de formes non simples, et ouvre la voie à la résolution de nombreux problèmes d'acoustique industrielle, du bâtiment (doubles plaques perforées), et musicale (simulation de guitare)
The acoustical radiation of holed plates is modelized by using a variational approach for the mechanical structure and an integral formulation of the pressure field (double layered potential). The uniqueness; of modal expansions due to hales presence is removed with a new concept of "ectoplasm". The program is validated regarding to a finite elements program in a first part and by comparing with experimental results; in a second part. This work generalize the integro-modal methods to complicated shape structures, and lead a way to the resolution of many industrial and building trade acoustical problems (double perforated plate), or musical application (simulation of a guitar)

Le mémoire présente les bases de la vibroacoustique ainsi que les différentes approches de contrôle modal pouvant être employées afin d’améliorer l’isolation acoustique des double parois. Cette stratégie de contrôle nécessite un modèle de la structure. Par conséquent, des modèles analytiques et numériques de poutres, plaques et double parois instrumentées ont été développés. Puis, les différentes approches de contrôle ont été comparées lors de simulations. Des travaux de dimensionnement de la double paroi sont également réalisés afin de minimiser le recouvrement modal de la structure expérimentale. Une double paroi symétrique rectangulaire (600×400×1mm3) en duraluminium est étudié expérimentalement. Elle est équipée de six capteurs PVDF utilisés comme capteurs et deux actionneurs piézoélectriques commandés par un contrôleur modal. En raison de la grande sensibilité de la double paroi à son environnement, une technique d’identification rapide des paramètres modaux a été développée au cours de cette thèse. Cette technique d’identification a été validée lors de l’expérimentation. Ensuite, le contrôleur a été mis en oeuvre expérimentalement sur une double paroi soumise à des excitations aériennes et solidiennes. La transparence acoustique de la double paroi est réduite de façon conséquente. Les méthodes d’identification et de contrôle développées pour la double paroi ont ensuite été validées sur une autre structure (paroi simple)
This thesis deals with active control of sound transmission double panel. When structures are relatively small and light, the panels have low modal overlap, so in this case, modal control appears to be adapted. It enables limiting the active surface, the number of the control components and concentrating control energy on high radiation efficiency modes. As a first step, vibroacoustic and modal control are introduced. Modal control requires an accurate model of the structure. Consequently, analytical and numerical model of beams, plates and double panels are presented. Next, simulations are performed to evaluate different modal control approaches. Moreover, optimal dimensions of the structure that minimize modal overlap are aimed for. Experiments were conducted on a symmetric rectangular double panel of duraluminium material (600x400x1mm^3). The double panel was clamped between two soundproofed rooms. The structure was equipped with 2 PZT patches used as actuator and 6 PVDF patches used as sensors. It is controlled via a modal controller in case of mechanical and aerial disturbance. The identification procedure developed in this thesis is used to build an experimental model of the double panel. Then, the controller is implemented. Sound power and sound transmission of the controlled double panel are evaluated with sound intensity measurements. The transmission loss of the double panel is significantly improved. Finally, identification and control techniques developed in this work are validated on a simple panel

Une étude théorique, basée sur la méthode des mobilités de surface, et expérimentale de la transparence acoustique des doubles parois est présentée. L'étude de la diffusivité du champ acoustique pariétal d'excitation est aussi réalisée à l'aide d'un nouvel indice permettant d'expliquer la dispersion des mesures de transparence acoustique inter-laboratoires. L'ajout de matériaux granulaires est ensuite étudié, et un modèle basé sur une simplification du modèle de Biot est proposé. Il permet d'utiliser une méthode de résolution très performante en terme de temps de calcul. Des méthodes de mesure inverse sont alors utilisées afin de déterminer les caractéristiques de ces matériaux, et donnent des résultats probants. Enfin, l'amélioration de l'isolation acoustique par optimisation de la position de liens mécaniques est étudiée, et les solutions théoriques sont ensuite testées expérimentalement.

Une étude théorique, basée sur la méthode des mobilités de surface, et expérimentale de la transparence acoustique des doubles parois est présenté. L’étude de la diffusivité du champ acoustique pariétal d’excitation est aussi réalisée à l’aide d’un nouvel indice permettant d’expliquer la dispersion des mesures de transparence acoustique inter-laboratoires. L’ajout de matériaux granulaires est ensuite étudié et un modèle basé sur une simplification du modèle de Biot est proposé. Il permet d’utiliser une méthode de résolution très performante en terme de temps de calcul. Des méthodes de mesure inverse sont alors utilisées afin de déterminer les caractéristiques de ces matériaux, et donnent des résultats probants. Enfin, l’amélioration de l’isolation acoustique par optimisation de la position de liens mécaniques est étudiée, et les solutions théoriques sont ensuite testées expérimentalement
A theoretical study of acoustic transparency of double panels based on a patch mobility method is presented and campa red with experiment. Boundary diffuse field is a Iso characterize with a new index th at explains inter-laboratory problems of reproductibility. Granular materials are then studied with a new madel based on a simplification of Biot's madel th at yields to a gain in ti me of computation. Inverse measurements with several models are also presented to characterize such materials. Finally improvement of acoustic transparency with mechanical links by optimising their location is studied, and theoretical solutions are compared with experiments

L'objectif est de connaître la contribution du bruit d'engrènement (émissions acoustiques internes) au bruit global rayonné par les carters des transmissions à engrenages. Le bruit d'engrènement a deux origines : le rayonnement acoustique des corps d'engrenage excités en vibration par l'erreur de transmission, et une source d'origine aérodynamique, associée aux phénomènes cycliques d'aspiration et de refoulement d'air entre la tête et le fond des dents en prise. Un modèle de la source aérodynamique est élaboré et validé, à partir de résultats expérimentaux de la littérature. Il est constitué de huit monopoles dont les caractéristiques intègrent l'influence de la fréquence d'engrènement, de la largeur de denture et du module de l'engrenage. Ensuite, nous étudions le comportement vibroacoustique des corps d'engrenage. Plusieurs modèles vibratoires analytiques sont proposés, complétés par une résolution avec le logiciel ansys. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide des logiciels astryd et sysnoise. Les résultats montrent que les puissances acoustiques émises en champ libre par les deux sources internes sont importantes (100 a 120 db). La transparence acoustique des carters vis-à-vis des sources de bruit internes est ensuite étudiée. Les formulations analytiques développées nous permettent de montrer l'importance des couplages entre modes de cavité et modes de paroi, et la nécessité d'adopter une démarche globale. Pour les configurations réelles d'engrenages étudiées, les logiciels astryd et sysnoise sont donc utilisés. Les résultats montrent que, malgré la forte réduction de bruit induite par le carter (40 db en moyenne), la contribution des sources internes à la puissance acoustique rayonnée à l'extérieur peut atteindre 90 db. Une étude paramétrique nous conduit à proposer des solutions permettant de limiter la transparence acoustique des carters et le bruit d'engrènement, tout en conservant les performances mécaniques de la transmission.

Nous présentons la théorie de base des plaques microperforées (MPP) fines. Nous la comparons avec des mesures. Nous l'intégrons dans un modèle analytique de transparence appliqué à un système basique de plaques infinies : MPP couplée par une cavité d'air à une plaque flexible. Nous étudions l'influence que peut avoir l'ajout d'une MPP sur les propriétés de transparence de plaques. La comparaison avec des mesures de transparence et d'absorption faites en champ diffus valide le modèle. Il est ensuite intégré à des systèmes plus complexes permettant l'optimisation de leur acoustique. Ne voulant plus nous limiter à des MPP fines, nous proposons une approche basée sur la résolution des équations de Kirchhoff pour des tubes très fins. Toutes les corrections nécessaires à la généralisation des structures microperforées sont présentées. Une comparaison avec le modèle de base pour les plaques fines est proposée permettant la discussion de ce modèle. Enfin nous proposons des approximations de notre modèle pour les MPP fines.

On traite ici le problème théorique et expérimental du contrôle optimal par rétroaction (ou "feedback") de la transparence acoustique de plaques élastiques. La plaque considérée est encastrée dans une baie séparant deux salles anéchoi͏̈ques et soumise à une excitation aérienne large bande stationnaire. Elle et équipée de capteurs et d'actionneurs piézoélectriques collées sur sa surface. Il s'agit donc d'un problème de contrôle actif structural acoustique, ou "contrôle vibroacoustique du rayonnement de structures", qui consiste à atténuer le champ acoustique rayonné par la plaque en minimisant les amplitudes des vibrations incriminées par des méthodes de contrôle actif. Après un travail d'analyse des phénomènes qui sont à l'origine des transmissions vibroacoutiques, la mise en oeuvre d'un algorithme de contrôle Linéaire Quadratique Gaussien est envisagée d'un point de vue théorique et pratique. Un algorithme LQG permet de prendre en compte un critère de minimisation adapté au problème posé et cette possibilité est exploitée afin d'atténuer le rayonnement acoustique à basses fréquences de la plaque. Le contrôle est expérimenté en temps réel pour différents critères de minimisation. . . . Les performances obtenues pour différentes configurations du système de contrôle sont comparées et montrent l'intérêt de l'usage de cet outil de simulation.

Le domaine des métamatériaux acoustiques connaît un succès grandissant depuis maintenant une vingtaine d’années, notamment en raison de phénomènes exotiques aux perspectives d’applications plus que prometteuses : « l’invisibilité » acoustique en est l’exemple le plus manifeste. Dans cette thèse, nous présentons des métamatériaux acoustiques à résonances locales, et qui permettent de générer aussi bien de l’opacité que de la transparence acoustique. C’est plus particulièrement le couplage entre résonateurs de différentes formes qui est l’objet de nos investigations. Notre étude nous a permis de comprendre que la diffraction est l’une des principales limitation à l’omnidirectionalité des performances d’opacité, que nous avons caractérisé au moyen d’un banc ultrasonore motorisé. Un tel phénomène de diffraction est dû à la présence d’un réseau, et nous proposons dans notre étude des solutions qui permettent de dépasser cette limitation. A partir de cette étude, nous avons ainsi pu transposer au domaine sonore les résultats obtenus pour les ultrasons, ce qui nous a permis de réaliser deux principaux types de dispositifs : des métamatériaux acoustiques aux fonctions de réflecteur d’une part et d’absorbant basses fréquences d’autre part. Enfin, l’étude en homogénéisation de ce type de structure a aussi révélé un effet de densité effective quasi-nulle, dont les applications vont du contrôle de front d’onde, à la furtivité acoustique. De tels résultats offrent un potentiel d’application dans de nombreux champs, que ce soit pour le bâtiment ,l’automobile, l’aéronautique, ou l’acoustique sous-marine
For more than twenty years now, Acoustic Metamaterials are experiencing a growing success, partlydue to exotic phenomena and their wide variety of extremely promising applications: “InvisibilityCloak” is the most vivid example of this. In this thesis, we report on designs of locally resonantacoustic metamaterials, that enable us to generate both sound opacity and transparency. It is moreparticularly coupling between resonators having different forms which is the focus of our work.This study permit us to understand that diffraction is one of the main limitation of omnidirectionalcapabilities involving locally resonant perforated plates, as supported by experimental investigationsrealized using a motorized ultrasonic set-up. We proposed solutions to overcome such a limitation,in the case where the opacity mechanism uses diffraction gratings. From this, we transposed theresults obtained in ultrasonic frequencies to the audible range, which permits us to develop twomain kinds of acoustic devices based on metamaterials: broadband reflectors and low-frequencyabsorbers. Finally, homogenization study of such structures revealed an effect of density near-zero,with applications from shaping wave front, to acoustic furtiveness. Such results paves the way forpromising applications in various field, including construction, automotive and aeronautical industries,submarine acoustics and so on

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse se veulent une contribution à la détermination du comportement mécanique et acoustique lorsqu'ils sont soumis à diverses sollicitations. On cherche en première partie à développer une méthode (MIH) méthode inverse à l’homogénéisation afin d’identifier le comportement intrinsèque de l’âme. Cette méthode proposé pour la partie mécanique peut être exploité pour l’étude de la durée de vie du matériaux : on identifie l’état intérieur de la matière à partir de son état globale. Ensuite, une étude du comportement viscoélastique du matériau s’est avérée nécessaire vu l’identification de ce comportement au niveau de la structure. Une caractéristique fondamentale des matériaux viscoélastiques est l’effet de la déformation antérieure, et donc de l’historique, sur le comportement actuel. En seconde partie, on développe un outil de calcul de la transparence acoustique pour un multicouches anisotrope. Dans le domaine des basses et des moyennes fréquences, les méthodes d’analyse modale constituent des outils classiques. Par contre, si nous souhaitons monter en fréquences, ces méthodes ne sont plus adaptés : le but de cette thèse et de proposer une méthode analytique prenant en compte l’anisotropie des matériaux ainsi que les larges bandes de fréquences. On développe la méthode de matrice de transfert dans le cas d’un multicouche anisotrope. On cherche à appliquer le modèle sur la structure NIDA pour déterminer la transparence acoustique de la structure et l’indice d’affaiblissement

L'ojet de cette these est la mise en uvre d'une methode de detection interferometrique des ondes acoustiques guidees se propageant dans les milieux solides et transparents. Cette methode exploite l'interaction acousto-optique entre un faisceau laser issu d'un interferometre et le champ acoustique. La description de l'interaction dans le cas d'un faisceau laser polarise traversant orthogonalement une onde acoustique guidee permet de montrer que la methode interferometrique fournit une information complete (amplitude et phase) sur le champ de dilatation a l'interieur du solide. Les resultats experimentaux dans le cas d'une onde de surface (onde de rayleigh) ou des ondes de lamb confirment ces proprietes. La detection interferometrique est ensuite appliquee a l'etude de deux types de propagation guidee. Les modes acoustiques guides par une couche fluide entre deux substrats semi-infinis font l'objet d'une etude experimentale qui conduit a la determination des vitesses de groupe des premiers modes. Les ondes acoustiques guidees a l'interface entre deux solides (de type stoneley ou rayonnantes) ont ete detectees pour plusieurs combinaisons de materiaux et deux types de conditions limites. La mesure interferometrique a permis de mettre en evidence la presence simultanee de deux modes d'interface rayonnant dans le cas de l'interface silice-plexiglas. Les proprietes mesurees de ces modes (vitesse, attenuation, evanescence) sont en accord avec les predictions theoriques

L'acoustique picoseconde est une technique qui permet de générer et de détecter des ondes acoustiques de longueur d'onde submicrométrique par l'utilisation d'impulsions lumineuses ultrarapides (100 fs). Si la technique commence à être appliquée industriellement pour le contrôle non-destructif de films solides micrométriques, comme les microprocesseurs, très peu d'études concernent son application aux milieux liquides ou mous, malgré son potentiel unique pour les mesures acoustiques très hautes fréquences (supérieur à la dizaine de GHz). Ce travail de thèse dresse un premier panorama d'applications possibles de la technique d'acoustique picoseconde pour l'étude d'une cellule biologique unique, dont l'épaisseur peut être d'une centaine de nanomètres à quelques micromètres. Les résolutions atteintes permettent des applications pour l'imagerie et la tomographie acoustique d'une cellule unique par la détermination locale de ses propriétés physiques. Un modèle de simulation analytique est développé pour aider à la compréhension des signaux détectés et pour la résolution du problème inverse. La génération acoustique est simulée en résolvant les équations couplées de diffusion de la chaleur et de la propagation acoustique. La détection optique est ensuite étudiée en résolvant l'équation de Maxwell où les phénomènes thermiques et acoustiques perturbent l'indice optique du matériau. Pour les besoins expérimentaux, une enceinte biologique, étanche et thermostatée, est conçue. De même, le montage laser est adapté pour permettre une détection bicolore de l'onde acoustique se propageant dans la cellule. Enfin, un microscope combinant la visualisation des cellules par épifluorescence au dispositif laser expérimental est développé. Ce dernier permet de localiser précisément les éléments subcellulaires de la cellule, pour ensuite les étudier par acoustique picoseconde. La démonstration du potentiel de la méthode pour l'imagerie cellulaire et l'évaluation de sa sensibilité est faite sur cellule végétale. Ensuite, une mesure quantitative des propriétés viscoélastiques de cellules ostéoblastes (MC3T3-E1), adhérentes sur un matériau mimant une prothèse de titane, est réalisée. Puis, l'effet du peptide RGD et de la protéine BMP-2 sur les propriétés viscoélastiques de la cellule ostéoblaste est quantifié. Ce travail est réalisé en partenariat avec une équipe de recherche en bio-ingénierie et reconstruction tissulaire, l'U577.

On s'intéresse dans ce travail au problème de propagation acoustique dans des guides à parois traitées avec des matériaux absorbants à réaction localisée ou non localisée en présence d'écoulement. En effet, dans les systèmes industriels comme les turboréacteurs d'avions, les silencieux d'échappement et les systèmes de ventilation, le bruit est le plus souvent canalisé vers l'extérieur par des guides de géométries plus ou moins complexes. Une étude des guides d'ondes permet donc de prédire et de comprendre les phénomènes physiques tels que la réfraction, la convection, l'absorption et l'atténuation des ondes. Dans l'étude des guides d'ondes, on considère souvent qu'ils sont infiniment longs afin de s'affranchir de certains phénomènes (réflexion par exemple) à leurs extrémités. Résoudre le problème de propagation dans les guides infinis par la méthode des éléments finis nécessite de tronquer le domaine infini par des frontières artificielles sur lesquelles des conditions limites transparentes doivent être écrites. Dans ce travail, les conditions limites transparentes sont écrites sous forme d'un opérateur Dirichlet-to-Neumann (DtN) basé sur une décomposition de la pression acoustique sur la base des modes propres du guide étudié tout en prenant en compte l'influence des paramètres comme l'écoulement et le traitement acoustique avec des matériaux absorbants. La propagation acoustique dans le guide est régie par un modèle scalaire basé sur l'équation de Helmholtz et les matériaux absorbants utilisés sont des matériaux absorbants d'impédance locale Z et des matériaux poreux. Nous nous sommes intéressés en particulier aux matériaux poreux ? squelette rigide que l'on modélise par un fluide équivalent car la propagation acoustique dans ces matériaux est aussi gouvernée par l'équation de Helmholtz comme dans un milieu fluide. Des résultats d'étude de la propagation acoustique dans des guides rectilignes uniformes traités en présence d'un écoulement uniforme ont permis de valider la méthode développée pour tronquer les domaines infinis. L'étude a aussi été menée avec succés pour des guides non uniformes traités en présence d'un écoulement potentiel.

Le travail que j’ai effectué durant ce doctorat est dédié à l’utilisation de l’ultrason des lasers sous haute pression physique. La recherche est construite en utilisant les récentes techniques de mesure de laser ultrasonique dans une enclume de diamant, conduisant à l’exploration de la propagation du son et de sa détermination suivant la vitesse de l’onde acoustique sous ultra-hautes pressions. La diffusion Brillouin a été appliquée ici pour déterminer l’épaisseur de la glace polycristalline compressée dans l’enclume à diamant sous pressions de mégabars. La technique permet d’examiner les caractéristiques des dimensions des inhomogénéités élastiques et la texture de la glace polycristalline, de ce fait ce processus est commun pour les surfaces de l’enclume à diamant avec des sous micromètres de résolution spatiale via les mesures des variations résolues dans le temps sur la vitesse de propagation du pouls acoustique voyageant dans l’échantillon compressé. Ceci a été appliqué pour mesurer la vitesse acoustique dans du H2O à l’état de glace jusqu’à 84 Gpa. La technique d’imagerie développée contient, pour chaque cristallite (ou groupe de cristallites) dans un ensemble homogène chimique transparent, des informations utiles sur son orientation ainsi que sur sa valeur élastique modulée par rapport à la direction de la propagation du son. Cela répand les bases pour une application réussite sur la déformation de solides sous haut-développement de modèles micromécaniques sous la pression à mégabars. Pour une plus longue durée, ce genre d’expériences répandus sur les minéraux de la terre et avec des températures basses ou hautes, assurerait un progrès important dans la compréhension de la construction de la cape terrestre, son évolution ainsi que celle d’autres planètes
This PhD research work is devoted to the use of laser ultrasound in high-pressure physics. The research is done using the recently established technique of laser ultrasonic measurements in a diamond anvil cell which allows investigation of the sound propagation and determination of the acoustic wave velocities at ultrahigh pressures. Time domain Brillouin scattering was applied here to depth-profiling of polycrystalline aggregate of ice compressed in a diamond anvil cell to megabar pressures. The technique allowed examination of characteristic dimensions of elastic inhomogeneities and texturing of polycrystalline ice in the direction, normal to the diamond anvil surfaces with sub-micrometer spatial resolution via time-resolved measurements of variations in the propagation velocity of the acoustic pulse travelling in the compressed sample. It was applied to measure the acoustic velocities in H2O ice up to 84 Gpa. The developed imaging technique provides, for each crystallite (or a group of crystallites) in chemically homogeneous transparent aggregate, usable information on its orientation as well as on the value of the elastic modulus along the direction of the sound propagation. This extends the basis for a successful application of highly developed micromechanical models of solids deformation at mbar pressure. On long term, such experiments extended to earth’s minerals and high or low temperatures would insure a significant progress in understanding of convection of the earth’s mantle and thus evolution of this and other planets