Thèse soutenue

Traitements acoustiques à porosité contrôlée pour atténuation optimale

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Auteur / Autrice : Jean Boulvert
Direction : Jean-Philippe GrobyAnnie RossGwénaël GabardVicente Romero-Garcia
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Acoustique
Date : Soutenance le 26/11/2020
Etablissement(s) : Le Mans en cotutelle avec Polytechnique Montréal (Québec, Canada)
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans - Laboratoire d’Analyse Vibratoire et Acoustiques - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM
Jury : Président / Présidente : Louis Fradette
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Philippe Groby, Annie Ross, Gwénaël Gabard, Vicente Romero-Garcia, Louis Fradette, Laurent de Ryck, Sebastian Ghinet
Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Badreddine Assouar, Camille Perrot

Résumé

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Cette thèse exploite certaines possibilités offertes par la fabrication additive pour concevoir et optimiser des traitements pour l'atténuation acoustique à base de matériaux poreux sous un nouvel angle. La fabrication additive permet de contrôler chaque pore d'un matériau individuellement. Le processus de conception de traitement poreux est chamboulé : pour répondre à un problème, au lieu de chercher parmi un catalogue de matériaux existants, il est possible de concevoir directement le matériau adéquat en ajustant sa microstructure. Cette recherche s'inscrit dans une démarche de réduction du bruit des réacteurs d'avion mais s'étend au-delà du domaine aéronautique, aussi bien au niveau théorique qu'à celui de ses possibles applications. Une méthode de prédiction de comportement acoustique de matériaux poreux produits par fabrication additive prenant en compte l'impact des défauts de fabrication est d'abord introduite. Les matériaux poreux à gradient de propriétés contrôlé sont ensuite étudiés. Une méthode d'optimisation des paramètres microstructuraux ou de fabrication est développée. La capacité des matériaux poreux à gradient de propriété à atténuer des fréquences hors de portée des matériaux sans gradient est ainsi prouvée et le gradient optimal pour l'atténuation large bande est défini. L'impact de la taille des parois des pores ainsi que l'impact de possibilité du son de se propager transversalement dans un matériau poreux est étudié. Enfin, un traitement métaporeux permettant l'absorption large bande et sub-longueur d'onde est développé. Les résultats de cette recherche peuvent être mis en application pour créer des traitements poreux à forte capacité d'atténuation du bruit. Cette recherche fait appel à des modèles analytiques et numériques basés sur l'hypothèse selon laquelle le matériau poreux peut être considéré acoustiquement comme un fluide équivalent, à l'analyse physique des comportements et à des validations expérimentales au travers de tests en tube d'impédance de spécimens produits par fabrication additive.