Conception des métamatériaux pour la réduction du bruit à l'aide d'une approche vibro-acoustique basée sur la théorie variationnelle des rayons complexes

Design of metamaterials for noise reduction using a vibro-acoustic approach based on the variational theory of complex rays

• Auteur / Autrice : Raphaël Thevenot
• Direction : Guillaume Puel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des solides et des structures
• Date : Inscription en doctorat le 02/09/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMPS - Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : STAN - Sciences et techniques et mécanique numérique
• Partenaire(s) de recherche : Référent : CentraleSupélec

Mots clés

Mots clés libres

Vibre-acoustique

Réduction de modèle

Métamatériaux

Tvrc

Vibro-acoustics

Model reduction

Metamaterials

Vtcr

Résumé

Les métamatériaux (du grec 'aller au-delà') constituent une nouvelle classe de matériaux fonctionnels, conçus autour de motifs ou de structures uniques, allant au-delà de ceux que l'on trouve dans les matériaux naturels et qui sont généralement impossibles à créer par les technologies de fabrication standard. En particulier, de nouveaux procédés de fabrication, comme la fabrication additive, ont permis de créer des réseaux de résonateurs complexes et de cavités résonantes finement réglés pour amortir fortement les bruits de structure [CRE88] sur de larges bandes de fréquence, le tout intégré dans des structures légères, compactes et potentiellement moins chères. Le problème est que, pour fonctionner correctement, les méta-matériaux doivent être parfaitement conçus dans la gamme de fréquences désirée, mais aujourd'hui les outils numériques sont limités en raison de l'augmentation du coût de calcul en fréquences et de son processus d'optimisation. L'objectif de cette thèse sera de développer un outil intégré d'optimisation des métamatériaux vibro-acoustiques en mélangeant une approche dédiée aux moyennes fréquences, la théorie variationnelle des rayons complexes [MID12] [LAD01] [CAT15], à une modélisation d'ordre réduit de pointe [BAR14].

Metamaterials (from Greek 'go beyond') are a new class of functional materials, designed around unique patterns or structures, going beyond those found in natural materials and which are generally not possible to create using conventional material discovery or standard manufacturing technologies. In particular, new manufacturing processes, as additive manufacturing, have made possible to create networks of complex resonators and resonant cavities finely tuned to hugely dampen structure-borne sound [CRE88] on large frequency bands, all embedded in light, compact and potentially cheaper structures. Problem is, to work properly, that meta-materials need to be perfectly designed in the desired frequency range, but nowadays numerical tools are limited due to increasing computational cost in frequency and its optimization process. The objective of this thesis will be to develop an integrated vibro-acoustic meta-materials optimization tool mixing a dedicated mid- frequency approach, the Variational Theory of Complex Rays [MID12] [LAD01] [CAT15], to state-of-the-art reduced order modelling [BAR14].