Добірка наукової літератури з теми "Son – Absorption – Matériaux"

Differents modeles de prediction de l'impedance de surface en incidence quelconque sont presentes. Deux types de materiaux utilises couramment dans le traitement acoustique des locaux ont ete etudies. Le comportement du premier, une couche de poreux recouverte d'un ecran poreux mince, est decrit a l'aide de la theorie de biot. Deux cas ont ete etudies separement: ecran libre et ecran colle a la surface du poreux. L'impedance de surface a ete determinee a partir d'un formalisme matriciel. Le deuxieme type de materiau, une couche de fibreux recouverte d'un ecran perfore immobile, est caracterise par des constantes de propagation differentes dans les directions normale et planaire a l'aide des lois empiriques de delany et bazley. L'anisotropie du milieu a ete prise en compte suivant le formalisme de pyett. Le champ sonore se propageant dans le materiau est represente par un developpement en series de fourier a deux dimensions. L'influence d'une lame d'air entre le fibreux et le support a ete etudie. Tous ces modeles ont ete valides par des mesures directes de l'impedance de surface a l'aide de la methode du doublet microphonique. Les resultats d'absorption obtenus ont ete compares a ceux de la mesure du coefficient alpha sabine realises en salle reverberante

Dans un contexte d'acoustique aérien, le rôle des longueurs caractéristiques A, A', est mis en évidence lors de mesures d'impédance, pour divers matériaux poreux absorbat)ts tels que mousses réticulées de polyurethane ou laines de verre. Au delà, une réflexion est menée concernant la notion de paramètre géométrique, la symétrie entre effets visqueux et thermiques, le rôle des temps de relaxation visqueux et thermiques. On utilise une analogie électromagnétique pour préciser la position du problème. On montre la relation entre les divers ordres d'approximation et les moments successifs de la distribution des temps de relaxation. Ceci fait apparaître la "théorie universelle" comme l'ordre 0 d'approximation. Finalement, les effets de déviation par rapport à celle-ci sont abordés
The important role played by the characteristic lengths A, A' , is demonstrated by impedance measurements, for different materials such as reticulated polyurethane foams, and glass wool. There follows a discussion of the very definition of the geometrical parameters, the symmetry between viscous and thermal effects, and the viscous and thermal relaxation times. An electromagnetic analogy is used, in order to characterize the physical definition of the problem. A connection between the various degrees of approximation and the successive moments of the relaxation times distributions is demonstrated. As a result, the so-called "universality" appears as being nothing but the approximation of degree 0. Finally, departures from the universality theory are briefly investigated

Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude des propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques du béton de chanvre. Ce matériau est obtenu en mélangeant un liant à base de chaux, des particules végétales et de l'eau. Ces dernières possèdent une porosité intrinsèque importante, du fait de la présence de capillaires. Ceux-ci rendent les particules légères, compressibles et sensibles à l'eau. Le liant contient un mélange de chaux hydraulique et aérienne. Le mélange de ces deux constituants de nature et de caractéristiques très différentes conduit à un matériau dont les propriétés seront variables en fonction des concentrations volumiques de chaque constituant. De plus, ce matériau se distingue par un double réseau de pores, l'un de taille microscopique (10 à 40 mm) et l'autre de taille mésoscopique (< 1 mm). On montre expérimentalement que ces deux réseaux sont connectés. Du point de vue mécanique, le béton de chanvre se caractérise par un comportement élasto-plastique. La résistance en compression varie entre 0,25 et 1,15 MPa. Le module d'élasticité est compris entre 4 et 170 MPa. Ces valeurs sont modestes par rapport à celles des autres matériaux de construction. En revanche; ce matériau peut supporter des niveaux de déformations élevés (0,04 < esmax < 0,15). En s'appuyant sur les observations expérimentales, une modélisation par homogénéisation autocohérente est réalisée. Celle-ci permet d'obtenir un modèle prédictif de la valeur du module d'élasticité pour des formulations et des niveaux de compactage variables. Ensuite, une étude des transferts de chaleur et de masse au sein du matériau sous diverses hygrométries est menée. On a quantifié expérimentalement la sensibilité du matériau à l'hygrométrie ambiante HR. Des campagnes de mesures ont déterminé la conductivité thermique sèche et humide du béton de chanvre pour des formulations et des compacatges différents. Un modèle autocohérent est également mis en œuvre en utilisant deux types de motif générique. Il permet de retrouver les résultats expérimentaux avec une bonne fiabilité. Enfin, une caractérisation de l'absorption acoustique du béton de chanvre est initiée. Elle montre des niveaux d'absorption élevés sur toute la gamme de dosages étudiés (a > 0,5). Ce travail exploratoire met également en lumière un comportement proche de celui d'un milieu à double porosité
This thesis deals with the measurement of physical properties (mechanical, thermal, acoustical) of various formulations of concrete containing vegetable particles. Such material is made up with hemp shives mixed with lime binders. Shives are very porous considering the ratio of capillaries. That fact explains that particles are lightweight, sensible to water and they can be highly strained. The ductile binder is a mixed between hydraulic and aerated lime with sometimes a volume of sand. Depending on the binder proportion, three microstructures of concrete are determined. Moreover, this material presents a microscopic porosity (shives) and a macroscopic porosity. These networks are connected. Vegetable concrete presents a ductile behavior. . The maximum stress and the Young modulus are limited as compare to other building materials but the bearable level of strain is rhigh. A theoretical model made with self-consistent method allows to calculate the Young modulus as a function of the mixture proportion and the compactness level. A comparison with experimental measurements shows a good accuracy of the results. Then, the dry thermal conductivity of vegetable concrete is studied. Considering its high sensibility to water, the level of sorption and the impact on thermal conductivity are evaluated. A self-consistent method leads to a model of dry and wet conductivity taking into account the physical properties (proportions, compactness) and the hygrometry. Lastly, the sound absorption of vegetable concrete is measured. The values are high. This first step in the study of the acoustical properties shows a behavior, which can be compared to materials with a double porosity

Les matériaux poreux (fibreux, mousses plastiques) sont couramment employés dans diverses situations industrielles visant à réduire le niveau sonore de systèmes acoustiques comme les moteurs, les gaines d'aérations, ou les habitacles de véhicules. Ce travail de thèse comporte trois parties distinctes concernant la propagation acoustique et les matériaux poreux. Dans les deux premières parties, l'étude un conduit rectiligne de géométrie 2D traité avec un matériau poreux est exposé. Le matériau poreux est considéré d'abord à structure rigide, la théorie du "fluide équivalent" est alors utilisée. Puis, la structure est considérée souple et la théorie complète de Biot est employée. Afin de déterminer les modes se propageant dans de tels systèmes, les constantes de propagations sont d'abord identifiées dans la limite basse fréquence où la relation de dispersion se simplifie et fait apparaître deux familles de modes différentes liées aux sous-systèmes du conduit. Lorsque le matériau est considéré à structure souple, une famille supplémentaire de mode liée à la nature "solide élastique" du traitement poreux doit être prise en compte. Les différentes solutions sont ensuite suivies numériquement, en incrémentant la fréquence jusqu'à la fréquence désirée, pour générer l'ensemble des modes présents. Une application numérique montre l'intérêt de l'évaluation de l'ensemble des modes spécifiquement pour identifier le mode le moins atténué pour chacune des fréquences considérées. La généralité de la méthode est validée en considérant un conduit à géométrie cylindrique. La troisième partie du travail est consacrée à l'effet de la température sur le comportement acoustique d'un matériau poreux. Une expérience a été mise en place pour mesurer la variation de résistivité au passage en fonction de la variation de température (plusieurs centaines de degrés) d'échantillons de poreux de nature différentes (billes de céramique, laine de roche). Il en résulte que la variation de la viscosité de l'air ne décrit pas complètement la variation de résistivité : une correction est à prendre en compte qui est attribuée à une modification de la géométrie interne du matériau mesuré. Enfin, le dernier chapitre expose une méthode acoustique permettant d'évaluer une constante élastique d'un matériau poreux. L'absorption d'un système constitué d'une plaque rigide imperméable couplée à une large surface de matériau poreux est mesurée à l'aide de la méthode du doublet microphonique. La comparaison avec l'absorption simulée par le logiciel de prédictions acoustiques Maine3A permet l'extraction du module de compression longitudinal. Cette mesure est ensuite comparée celle issue d'une méthode mécanique traditionnelle : le banc de traction/compression. Les résultats montrent un accord satisfaisant pour des matériaux tels que les fibreux. Les limitations de l'expérience dans sa configuration actuelle sont exposées lors des mesures d'un matériau de type mousse plastique.

Les matériaux poreux sont très souvent utilisés en tant que dispositifs absorbants dans les environnements bruyants, pour le bâtiment ou en milieu extérieur. Il est utile de pouvoir décrire ces matériaux, en vue de les adapter pour des performances souhaitées. L'acoustique des milieux à simple porosité est rappelée, en introduisant la méthode d'homogénéisation des milieux périodiques à échelles séparées. Les principaux modèles phénoménologiques existants sont également présentés. La méthode HSP, bien adaptée à la description des milieux à double porosité, est utilisée pour mettre en évidence la diversité des couplages inter-échelles pouvant exister, pour des matériaux « réalistes ». La théorie est confrontée à des mesures expérimentales effectuées sur des matériaux à double porosité artificiels faits de panneaux microporeux perforés. On montre que le comportement de milieux poreux à échelles multiples, peut être très différent de celui d'un matériau à simple porosité. Deux milieux microporeux sont utilisés pour construire des matériaux à double porosité correspondant aux situations de fort et faible contraste de perméabilité. Il ressort que la création d'un second réseau de pores peut contribuer à améliorer significativement 1' absorption du matériau microporeux initial, et ceci dans une large bande de fréquence. En ce qui concerne le dispositif expérimental, les mesures à basse fréquence ont été réalisées dans un tube à ondes stationnaires de grandes dimensions, pour laquelle la méthode de la fonction de transfert à un microphone a été adaptée. Parallèlement, il a été montré que l'utilisation de signaux périodiques sinusoïdaux pseudo-aléatoires pouvait améliorer la détermination de la fonction de transfert de systèmes linéaires corrompus par des non-linéarités
Porous materials are widely used as passive absorbers in noisy buildings or outdoor environment. It appears useful to be able to describe and adapt the material to wanted performances. Acoustics of simple porosity media is recalled using an homogenisation technique of periodic separated scale media (HSP). The main phenomenological existing models are also presented. Then the HSP method, well adapted to double porosity media, is used to point out the diversity of interscale couplings in realistic media. The theory is compared to experimental measurements performed on artificial double porosity materials made of micro porous perforated panels. It is shown that the behaviour of multi-scale porous media can be significantly different from single porosity material. Two microporous media are used to build double porosity media corresponding to the cases of high and low permeability contrast. It appears that a second network of pores can greatly improved the absorption of the initial microporous material in a wide range of frequencies. Regarding the experimental set-up, the low frequency measurements have been performed in a large standing waves tube using an adaptation of the single microphone transfer function method. Also, Periodic sinusoidal pseudo-random test signals have been shown to improve the quality of the measurement regarding the distortion effects

Apres avoir rappele les lois de l'elasticite et les definitions des grandeurs acoustiques regissant le comportement des milieux monophasiques, nous etudions d'une facon simplifiee les phenomenes visco-thermiques et introduisons les expressions des parametres physiques caracteristiques d'un milieu poreux. A partir de la theorie de biot, nous modelisons la propagation du son dans les materiaux poreux stratifies, sous incidence oblique, en tenant compte de la contribution des ondes longitudinales de premiere et de seconde espece, et aussi de l'onde transverse. L'utilisation de matrices de transfert, permet de calculer simplement l'impedance de surface des materiaux poreux stratifies comportant eventuellement des ecrans impermeables ou poreux. La procedure de mesure de l'impedance de surface par la methode du doublet microphonique est exposee, puis, a titre de validation des modeles prealablement etablis, les resultats de mesures sont compares a ceux obtenus par calcul pour divers materiaux stratifies comprenant des couches poreuses, des ecrans minces poreux, et des ecrans impermeables. Il apparait que les modeles proposes peuvent donner une description correcte du comportement acoustique des materiaux consideres

Cette thèse porte sur la modélisation numérique des matériaux poreux hétérogènes afin d'optimiser l'absorption acoustique en basses fréquences. Une méthode éléments finis quadratiques basée sur la formulation de Biot généralisée et sur une formulation en fluide équivalent a été implantée et validée. Une procédure d'adaptation automatique de maillage a également été mise au point et validée dans le cas d'une formulation fluide équivalent. Un estimateur d'erreur a posteriori évalue l'erreur d'interpolation en effectuant une dérivation discrète du type différences finies sur les valeurs nodales du gradient de la pression. Un critère a été établi afin de piloter le raffinement du maillage. Dans un premier temps, l'outil est utilisé dans le cadre des matériaux à double porosité (matériaux à deux échelles de pores). Les résultats obtenus conforment les résultats théoriques d'Olny. Le pic caractéristique présent sur les spectres d'absorption des matériaux offrant un bon contraste de perméabilité est bien prédit. Une interprétation de ce pic est proposée à l'aide de la visualisation des puissances dissipées par éléments. Une technique d'optimisation des matériaux à double porosité basée sur la méthode des surfaces de réponses est également proposée. Enfin, l'adaptation automatique de maillage est utilisée pour effectuer une étude paramétrique de l'absorption de matériaux bi-couches présentant des fuites sur le pourtour de l'une ou l'autre de leur couche. Il est montré que l'influence de la fuite est plus importante lorsqu'elle est présente sur le pourtour de la première couche et que cette dernière n'est pas trop mince. Cette étude montre qu'il est possible d'améliorer l'absorption des matériaux au moyen de fuites. L'outil développé est fiable. L'adaptation automatique reste limitée à l'utilisation d'une formulation en fluide équivalent
This PhD thesis deals with the numerical modelling of the low frequency absorption of porous heterogeneous materials. A quadratic finite element method based on Biot-Allard's theory and on an equivalent fluid formulation has been implemented and validated. An auto adaptative meshing procedure has been developed and validated in the case of the equivalent fluid formulation. An a posteriori error estimator was used to evaluate the interpolation errors using a finite difference like derivative of the pressure gradient at the mesh nodes. A criterion has been established in order to control the mesh refinement. The developed tool has been used for the modelling of double porosity materials (materials with a double scale of pores). The results obtained confirm Olny's analytical results. The distinctive peak found on the absorption spectra is well predicted. Its position can be determined analytically for periodic homogeneisable materials. The dissipated powers within the mesh elements are used to interpret the diffusion layer and the associated absorption peak. Moreover, an optimisation technique based on a surface response method is also proposed for double porosity materials. The developed tool is finally used for a parameters study of double layer materials with lateral leaks. It is shown that air leaks affect more the first layer. This effect increases with the layer thickness and flow resistance. This study shows in particular that it is possible to enhance the absorption of materials with air partitions. The developed tool is reliable and easy to use. However, the proposed auto adaptative meshing technique is limited to the equivalent fluid formulation

Dans un contexte de materiaux absorbants, des valeurs experimentales du facteur de forme m' sont obtenues lors de mesures dynamiques de la compressibilite de l'air dans des mousses polyuethanes reticulees et une laine de verre. Une reflexion est menee concernant la validite des modeles thermiques de propagation du son dans ces structures, le cas d'un echauffement partiel du solide etant pris en compte. Une analogie avec les dielectriques est utilisee pour preciser la nature de la relaxation des susceptibilites etudiees. On montre la similitude de ces fonctions aux formes de relaxation bien connues de debye, davidson-cole et cole-cole selon la valeur correspondante du parametre m' ou de son homologue visqueux m. Dans une mousse partiellement recouverte de polymeres, des ameliorations notables du coefficient d'absorption sont obtenues vers 1250 hz, dont la justification theorique semble ne pouvoir se passer de l'hypothese de facteurs visqueux m grands.

Dans le secteur automobile, la sécurité prend de l’ampleur depuis quelques années et les constructeurs automobiles s’investissent dans le développement des nouvelles technologies pour que leurs produits soient plus sûrs aux passagers. Dans le contexte normatif actuel concernant à la fois le choc piéton et le bruit des véhicules, la sélection de matériaux offrant un bon compromis entre ces deux aspects pour la conception des capots est au cœur des préoccupations des constructeurs automobiles. Une voie possible est l'utilisation de matériaux poroélastiques collés sous le capot moteur, qui offrent une bonne dissipation de l'énergie en cas de choc, et une bonne atténuation des ondes acoustiques émises par le moteur. Pour cela, une maîtrise des relations Procédé – Produit – Performances est nécessaire. Les outils de modélisation (Méthode de surface des réponses, le Krigeage,…) permettent de bâtir des modèles empiriques exprimant les performances choc et acoustique des matériaux poreux dans le but de quantifier les relations Procédé – Performances et Produit – Performances. Dans ce mémoire, le choix des entrées et des sorties et du type de la table d’expériences est une étape cruciale dans la perspective de construction des méta-modèles. Les algorithmes génétiques étaient un moyen efficace dans la recherche des compromis choc – acoustique des matériaux poreux vis-à-vis des conditions de mise en forme et des caractéristiques intrinsèques. La finalité de ce travail est la recherche du matériau idéal offrant des bonnes performances d’isolation du choc et d’absorption acoustique, en fonction des paramètres de mise en forme ou des caractéristiques poroélastiques, en restant dans l’espace de conception fixé au début de la démarche
In car industry, security is an important subject in recent years and car manufacturers involve in the development of new technologies so that their products are more reliable for passengers. In the current context concerning both pedestrian shock and vehicles noise, materials selection offering good compromise between these aspects is an important concern of vehicle manufacturers. One possibility is the use of poroelastic materials stuck under engine cowling, which offer good energy dissipation upon impact, and good attenuation of acoustic waves emitted by the engine. For this, knowledge of Process - Product - Performances relationships is necessary. Modeling tools (Responses Surface Method, Kriging,…) are used to build empirical models expressing shock and acoustic performances of porous materials in order to quantify the relationship Process - Performances and Product - Performances. In this brief, the choice of inputs, outputs and experimental design type is crucial in the prospect of building meta-models. Genetic algorithms were effective tool when searching porous materials shock - acoustic compromise according to process conditions and intrinsic characteristics. The purpose of this work is searching ideal material offering good performances in shock absorption and acoustic isolation in the design area of design

Les travaux présentés portent sur l'élaboration d'une paroi acoustique absorbante de faible épaisseur capable d'absorber des ondes acoustiques de basses fréquences (500 - 1500 Hz). Le bruit est en effet la première source de nuisances environnementales évoquée par le public. Cette gêne nécessite la mise en place de traitements acoustiques dans le but d'améliorer le confort. Cependant, dans certaines conditions, les contraintes portant sur l'encombrement des solutions absorbantes limitent fortement leur utilisation. En effet, de manière générale, plus les fréquences du son à atténuer sont basses plus les éléments à utiliser doivent être épais. La paroi acoustique absorbante conçue dans le cadre de cette thèse est basée sur un réseau de transducteurs électrodynamiques, réalisés en technologie MEMS. Ce type de paroi permet de contrôler l'absorption obtenue à partir de charges électriques adaptées, connectées aux bornes des transducteurs. Afin de dimensionner les différents éléments de cette paroi absorbante, un modèle analytique de l'absorption de la paroi prenant en compte le comportement des transducteurs électrodynamique utilisés ainsi que les couplages acoustiques entre les différentes sources qui sont particulièrement importants dans le domaine des basses fréquences, a été développé. Ce modèle a été validé par 2 moyens : i) des modélisations par éléments finis et ii) la mesure de l'absorption acoustique des prototypes réalisés, mesure obtenue pour deux types de transducteurs. L’une est basée sur des micro-haut-parleurs commerciaux, l'autre sur un transducteur miniature MEMS de dimensions similaires mais dont le rendement de conversion est d’un ordre de grandeur supérieur aux micro-haut-parleurs conventionnels. La modélisation analytique a montrée deux voies d'améliorations qui ont été entreprises, la première sur la suppression des courts-circuits présents au niveau du transducteur, la seconde sur l'optimisation du facteur de force permettant l'amélioration du rendement de conversion électro-mécanique. Les résultats d'absorption acoustique obtenus à partir des transducteurs MEMS montrent que la solution possède un réel intérêt dans le domaine des basses fréquences là où les solutions conventionnelles sont peu efficaces
The work presented in this thesis focuses on the development of a sound absorbent thin solution able to absorb sound waves of low frequency (500 - 1500 Hz). Noise is, actually, the primary source of environmental pollution raised by the public. This discomfort requires the establishment of acoustic solutions in order to improve the acoustic comfort. However, under certain conditions, the thickness of absorbent solutions strongly limit their use. Indeed, in general, more frequencies are low more the acoustic solutions used must be thick. The sound absorption noise of the solution presented in this work is based on a network of miniature electrodynamic transducers controlled from appropriate electrical loads connected to the terminals of the transducers. An analytical model of the behavior of sound absorbing wall was developed. This model takes into account the behavior of electrodynamic transducers used and the acoustic coupling between the various sources that are particularly important in the area of low frequencies. This model has been validated by two means : i) finite element modeling and ii) measuring the absorption of acoustic prototypes. Two types of absorbent walls were made. One is based on commercial micro-speakers, the other on a miniature MEMS transducer of similar dimensions but the conversion efficiency is an order of magnitude greater than conventional micro-speakers. Analytical modeling has shown two ways of improvements that have been undertaken, the first on the removal of short circuits present at the transducer, the second on optimizing the force factor for improving the conversion efficiency of electro-mechanics. The results sound absorption obtained from the MEMS transducers show that the solution has a real interest in the low frequency range where conventional solutions are not very effective