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Soutenance de Thèse de Olivier DOUTRES

Soutenance de Thèse de Olivier DOUTRES

Vendredi 28 Septembre 2007 à 13h15
4eme étage du bâtiment IAM

Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DU MAINE
Spécialité : ACOUSTIQUE

CARACTERISATION MECANIQUE DE MATERIAUX FIBREUX EN VIBRO-ACOUSTIQUE

devant le jury composé de :

  • J. L. Guyader Professeur, LVA, INSA de Lyon rapporteur
  • V. Tarnow Professeur, Danmarks Tekniske Universitet, Danemark rapporteur
  • O. Dazel Maître de conférences, LAUM, Le Mans examinateur
  • W. Lauriks Professeur, Katholieke Universiteit Leuven, Belgique examinateur
  • D. Trentin Docteur, Dassault Aviation, Paris examinateur
  • G. Lemarquand Professeur, LAUM, Le Mans examinateur
  • N. Dauchez Maître de conférences, LAUM, Le Mans co-directeur de thèse
  • J. M. Génevaux Professeur, LAUM, Le Mans co-directeur de thèse

Résumé de la thèse

Ce travail de thèse a pour objectif la modélisation et la caractérisation des matériaux poreux, et en particulier les fibreux, utilisés dans un contexte aéronautique. Cette thèse, financée par la région Pays de la Loire et le CNRS, est appuyée par le projet européen "CREDO" qui vise à réduire le bruit dans les cabines d’aéronef. > Les matériaux fibreux sont un éléments important dans la protection acoustique des cabines. L’optimisation de leurs performances nécessite la prédiction de leur comportement vibratoire et acoustique. Dans les applications où le matériau est placé sur un support en vibration, un modèle complet qui prend en compte le mouvement du squelette et du fluide est nécessaire. Le modèle utilisé ici est le modèle de Biot-Allard qui fait intervenir des paramètres caractéristiques du comportement mécanique du squelette dans le vide ainsi que des paramètres caractéristiques du couplage entre les deux phases. Pour les matériaux poreux dont la raideur n’a pas d’influence sur le comportement vibroacoustique du support vibrant, un modèle simplifié appelé modèle "limp" peut être utilisé. Ce modèle, principalement dédié aux matériaux fibreux type laine de verre, permet de réduire considérablement les temps de calcul dans un code d’éléments finis. Un critère d’utilisation de ce modèle est présenté pour cinq configurations caractéristiques de l’utilisation des matériaux acoustiques. On montre alors que selon la configuration et la gamme de fréquence, le comportement d’un matériau rigide peut être aussi simulé à l’aide de ce modèle. > L’application du critère nécessite la connaissance des propriétés mécaniques des matériaux poreux qui doivent être mesurées. La seconde partie de ce travail propose trois nouvelles méthodes de caractérisation basses et moyennes fréquences dédiées aux matériaux fibreux. En effet, de nombreuses méthodes ont été développées pour les mousses polymères mais peu pour ces matériaux fibreux souvent résistifs, souples, fortement anisotrope et dont le comportement mécanique est non-linéaire. Les méthodes de mesure existantes ne permettent pas d’atteindre les paramètres nécessaires, notamment parce qu’elles sont limitées en fréquence (100 Hz). > Deux des trois méthodes proposées sont basées sur l’influence du comportement mécanique du poreux acollé à une plaque vibrante. Afin de s’approcher des configurations réelles d’utilisation telle le fuselage d’un avion, la première méthode est basée sur la transmission acoustique de système simple ou double parois revêtue d’un matériau poreux. La seconde méthode est basée sur le rayonnement de la structure "plaque/ poreux". Les paramètres mécaniques sont obtenu dans un contexte proche mais le dispositif expérimental est ici considérablement réduit. Ces deux méthodes sont basées sur une modélisation qui tient compte de l’effet de l’air saturant le matériau. La dernière méthode permet la mesure sur un échantillon de taille réduite pour différents niveaux de compression, sur une gamme de fréquence étendue et en permettant la prise en compte de l’effet de l’air ambiant. Ce banc de mesure fait l’objet d’une demande de dépôt de brevet. Les premières résultats obtenus à l’aide d’un prototype ont permis de valider la méthode.