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

声学和振动低音频率应用材料结构的研究和开发

• 批准号: RGPIN-2019-06573
• 负责人: Dupont, Thomas
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: École de technologie supérieure
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=738980
• 关键词: tude; et; veloppement; de; mat

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.

在交通运输和运输领域减少噪音和振动是一项重要的社会经济工程，对人口的健康、健康和舒适都有重要影响。这也是这些行业的一个共同点。实际上，这些趋势意味着能量消耗的减少，结构的调整和环境的优化与噪音和振动的减少不兼容，特别是在低音频率（BF）的范围内。在高炉中，这些材料通常用于这种还原，效果很好。Ainsi des matériaux structurés，pour lesquels la microstructure est contrôlée pour conférer des propriétés physiques remarquables，ont été dépés.但对于BF的声学和振动性能的改进和提高并不令人满意。此外，由于这些材料的性能对振幅和激励性质是敏感的，因此研究将Au干部激励实验室限制在使用条件的范围内（就像飞机的激励环境一样）。Ce programme de rescherche 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 metamatériaux et（2）des vibrations：les plaques microperforées. (1)Des metamatériaux acoustiques comprenant，selon l 'épaisseur，des réseaux périodiques de fine cavités résonantes ont été récement développés。为了提高高炉的效率，提出了在调整声学效应后对高炉的微观结构进行改进的方法，如对黑色声学效应、扭曲效应、周期性褶皱效应或双重孔隙效应进行改进。Ces matériaux seront optimés pour des excitations réalistes avec différentes et amplitudes. Ils seront intégrés à des matériaux poreux pour obtenir des solutions acoustiques efficaces sur une large bande de fréquences. (2)微穿孔板（MPP）与声学特性有关。或des études préliminaires sur les MPP prominent que les micro-perforations induisent aussi un fort amortissement structural en BF. Il est proposé d'identifier les MPP à des plaques poreuses equivalentes et d'adapter les modèles de plaques poreuses aux MPP. Les responses vibratoire et vibro-acoustique des MPP seront étudiées pour des excitations mécaniques à different régimes d'amplitude. Des structures multi-matériaux efficaces en termes d'amortissement sur une large bande de fréquences seront dépées. Chacune des parties（1）et（2）comprendra（i）l'étude des mécanismes physiques，（ii）le dépement de modèles analytiques et numériques，（iii）l'optimisation des designs，（iv）la fabrication des prototypes et（v）leurs tests pour des excitations réalistes.