Transmission acoustique de coques composites avec traitement antibruit : modélisation et sensibilité

Acoustic transmission through composite shells with noise treatment : Modelling and sensitivity

• Auteur / Autrice : Jean-Loup Christen
• Direction : Mohamed Ichchou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 03/10/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Juvé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Ichchou, Olivier Bareille, Abdel Malek Zine, Morvan Ouisse, Bernard Troclet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mabrouk Ben Tahar, Noureddine Atalla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acoustique

Composites

Coques (ingénierie)

Mots clés libres

Coques composites

Composite shells

Résumé

La transmission acoustique de plaques et de coques est un problème présent dans de nombreuses industries, de l'automobile à l'aéronautique en passant par le génie civil. Il s'agit alors, en présence d'une source externe, de limiter le niveau de bruit à l'intérieur d'une cavité enclose par une structure vibrante, qu'il s'agisse d'une voiture, d'un avion ou d'un immeuble.Les matériaux composites sont de plus en plus largement utilisés par toutes les industries du transport, du fait de leur faible masse rapportée à leur grande rigidité. Ces caractéristiques, utiles pour réduire la consommation énergétique des véhicules, sont cependant un handicap lorsqu'il s'agit de limiter le niveau de bruit intérieur. Il est alors nécessaire d'ajouter des protections acoustiques. On s'intéresse dans ce travail à la transmission d'un bruit produit à l'extérieur de la cavité, et à des solutions antibruit passives, utilisant des matériaux poreux absorbants. Ceux-ci, mousses ou laines minérales, présentent en général de bonnes performances acoustiques pour des fréquences élevées, mais nettement mois intéressantes en basses fréquences. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un projet international ayant pour objectif d'étudier la réduction de bruit à travers des structures composites incluant des protections acoustiques passives. Deux axes y sont privilégiés, la modélisation et l'analyse de sensibilité. En effet, les matériaux poreux et composites présentent souvent de grandes incertitudes, dues au procédé de fabrication, à la difficulté de mesure, ou encore simplement à des choix de conception à faire. On cherche donc à s'assurer de la robustesse des solutions étudiées.Cette thèse est organisée en trois parties. La première traite de la modélisation des structures composites et des traitements poroélastiques. On s'intéresse surtout à deux types de structures, les plaques et les cylindres, pouvant dans les deux cas inclure un grand nombre de couches et de matériaux différents. La deuxième partie traite des méthodes d'analyse de sensibilité, et d'applications dans le cas de la transmission acoustique à travers des structures composites. On s'intéressera enfin dans la troisième partie à l'effet du traitement poroélastique, à travers des études numériques et expérimentales.

Acoustic transmission through plates and shells is a problem that appear in many applications, for example in the automotive or aerospace industries, or in civil engineering. The idea is to reduce the noise level inside a caivty enclosed by a vibrating structure, which may be a car, a plane or a building. Composite materials are widely used in the transportation industries due to their light weight and high mechanic resistance, but these features tend to increase the acoustic transparency of the structures, thus making it necessary to add acoustic protections for reducing noise in the enclosed cavity. The most frequently used acoustic protections take the form of layers of poroelastic materials, which are very efficient noise absorbers in high frequencies, but perform less efficiently in lower frequency ranges.This thesis is part of an international project aimed at improving the noise reduction performance of composite structures through passive sound packages. This implies the development of reduced models of acoustic transmission through such structures, and optimization studies on these models. Besides, the robustness of a solution with respect to uncertainties in the model have to be ensured. This thesis is organised in three parts, dealing with numerical modelling, sensitivity analysis for acoustic transmission and the effect of a porous treatment on sound transmission.