Étude et développement de matériaux structurés pour des applications en acoustique et vibration basse fréquence

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La réduction du bruit et des vibrations dans les domaines du transport et du bâtiment est un enjeu socio-économique important de par son impact sur l'environnement, la santé et le confort de la population. C'est un aussi un argument concurrentiel pour ces industries. En effet, les tendances actuelles menant à une diminution de consommation d'énergie, à l'allègement des structures et à l'optimisation de l'encombrement ne sont pas compatibles avec la réduction du bruit et des vibrations, particulièrement dans la gamme des basses fréquences (BF). Les matériaux passifs conventionnels utilisés pour cette réduction sont peu efficaces en BF. Ainsi des matériaux structurés, pour lesquels la microstructure est contrôlée pour conférer des propriétés physiques remarquables, ont été développés. Cependant leur encombrement et leurs performances acoustiques et vibratoires pour les BF ne sont pas encore satisfaisantes. De plus, bien que le comportement de ces matériaux soit sensible à l'amplitude et à la nature de l'excitation, leur étude se limite souvent au cadre laboratoire d'excitations simplifiées loin des conditions réelles d'utilisation (comme les milieux hostiles des réacteurs d'avion). Ce programme de recherche vise à répondre à ces problématiques en se concentrant sur l'étude, pour des excitations réalistes, de deux nouveaux concepts de matériaux structurés légers pour la réduction BF (1) du bruit : les métamatériaux et (2) des vibrations : les plaques microperforées. ***(1) Des métamatériaux acoustiques comprenant, selon l'épaisseur, des réseaux périodiques de fines cavités résonantes ont été récemment développés. Pour améliorer leurs efficacités en BF il est proposé de modifier la microstructure afin d'ajouter des effets acoustiques nouvellement étudiés comme les trous noirs acoustiques, la modification de tortuosité, les parois à rugosité périodique ou l'effet double porosité. Ces matériaux seront optimisés pour des excitations réalistes avec différentes incidences et amplitudes. Ils seront intégrés à des matériaux poreux pour obtenir des solutions acoustiques efficaces sur une large bande de fréquences.***(2) Les plaques microperforées (MPP) sont connues pour leurs propriétés acoustiques. Or des études préliminaires sur les MPP suggèrent que les micro-perforations induisent aussi un fort amortissement structural en BF. Il est proposé d'identifier les MPP à des plaques poreuses équivalentes et d'adapter les modèles de plaques poreuses aux MPP. Les réponses vibratoire et vibro-acoustique des MPP seront étudiées pour des excitations mécaniques à différents régimes d'amplitude. Des structures multi-matériaux efficaces en termes d'amortissement sur une large bande de fréquences seront développées.***Chacune des parties (1) et (2) comprendra (i) l'étude des mécanismes physiques, (ii) le développement de modèles analytiques et numériques, (iii) l'optimisation des designs, (iv) la fabrication des prototypes et (v) leurs tests pour des excitations réalistes.