Étude de l’influence des propriétés de liaisons sur le comportement vibroacoustique d’une structure assemblée

Study of the influence of junction properties on the vibroacoustic behaviour of an assembled structure

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Chassang
• Direction : Charles Pézerat, Adrien Pelat, Frédéric Ablitzer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 28/06/2022
• Etablissement(s) : Le Mans
• 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'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM
• Jury : Président / Présidente : Gaël Chevallier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Charles Pézerat, Adrien Pelat, Frédéric Ablitzer, Gaël Chevallier, Sandra Forget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Jacquet-Richardet, Nicolas Totaro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Émission acoustique

Vibrations

Constructions -- Dynamique

Assemblages à boulons

Assemblages collés

Mots clés libres

Assemblage mécanique

Dynamique des structures

Rayonnement acoustique

Approche modale

Conversion de mouvement

Mechanical assembly

Structure dynamic

Acoustic radiation

Modal approach

Motion conversion

Résumé

Dans ce travail de thèse, il s'agit demieux comprendre si la nature des liaisons entrepièces a une importance sur le comportement dynamiqueet/ou sur le rayonnement acoustique d'unassemblage. Pour aborder l’'analyse, le cas d'étudechoisi est celui de deux poutres assemblées où la liaisonest représentée par une distribution de liaisonsmécaniques (raideur et amortissement). Une mise enéquation analytique de l’assemblage est réalisée. Elleprend en compte le dés-alignement des fibres neutresqui couple des mouvements de traction-compressionet de flexion. Ces équations sont projetées dans lesbases modales libres-libres des structures découpléesdont l’'intérêt et d'y accéder facilement expérimentalement.Dans cette modélisation, l'effet de la liaisonest décrit par une matrice de couplage intermodal.Cette matrice met en évidence la contributiondes modes résonants dans la dynamique de l’assemblageainsi que la contribution des modes rayonnantssur son comportement vibroacoustique. L'étude ducomportement de l'assemblage sous différents typesd'excitation met en évidence des comportements typiquesallant du quasi-découplage au couplage desmouvements incluant des mécanismes de conversions.La transition entre ces comportements typiques etson lien avec les paramètres de liaison est analysée etrévèle qu'un rayonnement significatif peut apparaîtreen raison de l'hybridation des mouvements provoquéepar la liaison. Une démarche expérimentaleest construite et confirme les résultats du modèle.Pour s'affranchir d’une analyse dépendante des excitations,des indicateurs sont construits sur la basede l'inverse de la rigidité dynamique de l’assemblagequi fait office de signature intrinsèque de la liaison.L'ensemble de la démarche est appliqué à deux casd'étude : Poutres collées et poutres boulonnées. Uneouverture vers la prise en compte de non-linéaritésà la liaison est proposée comme perspective

N this thesis, the aim is to better understandwhether the nature of the connections betweenparts has an importance on the dynamic behaviourand/or on the acoustic radiation of an assembly. Toapproach the analysis, the case study consisted oftwo assembled beams where the junction is representedby a distribution of mechanical bonds (stiffnessand damping). An analytical equation of thejunction is performed. It takes into account themisalignment of the neutral fibres which couple longitudinaland flexural motions. These equationsare projected into the free-free modal bases of thedecoupled structures, which are easily accessible experimentally.In this model, the junction effects aredescribed by an intermodal coupling matrix. Thismatrix highlights the contribution of the resonantmodes in the dynamics of the junction as well asthe contribution of the radiating modes on its vibroacousticbehaviour. The study of the assemblybehaviour under different types of excitation revealstypical behaviours ranging from quasi-decouplingto coupling of motions including conversion mechanisms.The transition between these typical behavioursand its link to the junction parameters isanalysed and reveals that significant radiation canoccur due to hybridization of motions caused bythe junction. An experimental approach is obtainedand confirms the results of the model. In order toavoid an analysis dependent on the excitation, indicatorsare constructed on the basis of the inverseof the dynamic stiffness of the assembled structures,which acts as an intrinsic signature of the junction.The whole approach is applied to two study cases:glued beams and bolted beams. An opening towardsthe non-linearities at the junction is proposed as aperspective.