Contribution à l'étude du comportement acoustique de matériaux présentant des cavités débouchantes.

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Haÿne Lecocq, Bénédicte (2006) Contribution à l'étude du comportement acoustique de matériaux présentant des cavités débouchantes. Doctorat Acoustique, ENSAM 2006ENAM0050.

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Résumé

Le bruit dans l'environnement et dans l'habitat est une préoccupation majeure pour la population. Les entreprises, dans des secteurs aussi variés que l'automobile, l'électroménager ou l'aéronautique, travaillent de plus en plus la sonorité de leurs produits. Pour réduire les bruits, une des solutions est l'utilisation de matériaux absorbants acoustiques passifs, comme les mousses, les laines de verre ou de roche. D'autres matériaux offrent des propriétés absorbantes du fait de leur réactivité. Il s'agit de matériaux comportant par exemple des cavités résonnantes. Dans cette catégorie, les matériaux de type nids d'abeilles (NIDA) sont de plus en plus employés, non seulement pour leur rapport rigidité/poids particulièrement intéressant d'un point de vue mécanique, mais aussi pour leurs propriétés acoustiques, notamment dans les nacelles des réacteurs d'avions. Cependant, les phénomènes physiques intervenant dans cette atténuation ne sont pas bien connus et la maîtrise des comportements acoustiques de ces matériaux, à partir de leur dimensionnement, n'est pas totalement acquise.
En ce sens, les travaux de recherche présentés dans cette thèse se veulent une contribution à la détermination de phénomènes physiques relatifs au comportement de cavités de Helmholtz et de matériaux NIDA lorsqu'ils sont soumis à diverses sollicitations: une onde acoustique, une onde acoustique couplée à un écoulement d'air, ou encore, à des vibrations. Cette étude, largement guidée par l'expérimentation, a nécessité la conception et la réalisation de nombreux bancs d'essais afin de comprendre et de mesurer les divers phénomènes pour valider les théories que nous avons proposées. Une nouvelle approche est élaborée dans la modélisation de matériaux NIDA qui prend en compte l'influence des cavités résonnantes de la structure par une analogie mécanique et, les résultats de la simulation sont comparés à ceux de l'expérimentation.
La méthodologie des plans d'expériences a été utilisée pour rechercher les rapports de forme des cavités optimisant l'atténuation sonore globale. Enfin, une théorie novatrice sur les phénomènes physiques intervenant dans l'atténuation sonore provoquée par des cavités soumises à la fois à un écoulement d'air et à une onde acoustique est développée. Les expérimentations permettent de valider l'hypothèse selon laquelle il existe un contrôle réactif par auto-adaptation de la réponse de la cavité à l'excitation acoustique extérieure.

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