Une méthode énergétique pour les systèmes vibro-acoustiques couplés

An energy based method for coupled vibro-acoustic systems

• Auteur / Autrice : Rainer Stelzer
• Direction : Goran Pavić, Nicolas Totaro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 28/09/2012
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique (Lyon, INSA)
• Jury : Président / Présidente : Robin Langley
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Goran Pavić, Nicolas Totaro, Robin Langley, Ennes Sarradj, Hervé Riou, Michaël Thivant
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Robin Langley, Ennes Sarradj

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contrôle actif du bruit et des vibrations

Acoustique

Mots clés libres

Mécanique appliquée

Acoustique

Acoustique appliquée

Vibro-acoustique

Systèmes vibro-acoustiques couplés

Distribution d'énergie

Méthode énergétique

Méthode modal

SmEdA

SmEdA

Energy based method

Coupled vibro-acoustic systems

Energy distribution

Modal approach

Résumé

Ce mémoire de thèse présente le développement de la méthode «statistical modal energy distribution analysis (SmEdA)» pour des systèmes vibro-acoustiques couplés. Cette méthode de calcul est basée sur le bilan énergétique dans des sous-systèmes fermés couplés, comme une structure ou une cavité. L’interaction entre de tels systèmes est décrite par des couplages entre les modes. La version initiale de SmEdA prend en compte seulement les modes qui ont une fréquence propre dans le bande d’excitation. Le travail présenté ici étudie l’effet des modes non résonants sur la réponse et identifie les cas dans lesquels un tel effet devient important. L’introduction des modes non résonants permet d’utiliser la méthode SmEdA dans des cas d’applications plus larges. En outre, une nouvelle méthode de post-traitement a été développée pour calculer des distributions d'énergie dans les sous-systèmes. Finalement, une nouvelle méthode d'approximation pour la prise en compte des modes de systèmes de grandes dimensions ou mal définis a été formulée. Toutes ces méthodes ont été comparées avec d’autres méthodes de calcul via des exemples académiques et industriels. Ainsi, la nouvelle version de SmEdA incluant le post-traitement pour obtenir des distributions d'énergie a été validé et les avantages et possibilités d'applications sont montrés.

This dissertation presents the further development of the statistical modal energy distribution analysis (SmEdA) for vibro-acoustic coupled problems. This prediction method is based on the energy balance in bounded coupled subsystems, like a structure or a cavity. The interaction between such subsystems is described by mode-to-mode coupling. The original SmEdA formulation takes into account only the modes having the eigenfrequencies within the excitation band. The present work investigates the effect of non resonant modes to the response and identifies cases in which such an effect becomes important. The inclusion of non resonant modes has thus resulted in a new SmEdA formulation which can be used in extended applications. Furthermore, a new post-processing method has been developed to predict energy distribution within subsystems. Finally a novel approximation method for handling modes of huge or ill-defined systems has been formulated. All these methods have been compared to other prediction methods via academic and industrial examples. In this way, the extended SmEdA approach including the post-processing for energy distribution has been validated and its advantages and application possibilities have been demonstrated.