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The "Acoustic Black Hole" (ABH) is a passive device of reducing vibrations of structures without increasing their mass. It consists in a local thinning of the structure, coated with a thin layer of viscoelastic material. The ABH effect results from the local increase in vibratory magnitude, which strongly solicits the coating, giving rise to local significant damping. A detailed analysis of the mechanisms of dissipation of the ABH is carried out : the scattering of bending waves by an ABH is studied when the latter is inserted in an infinite thin plate. It is shown that the coating induces a significant local damping, allowing to significantly increase the global damping. The ABH is especially effective at high frequencies(HF), it is periodized on a plate to take advantage of the band gaps effect at low frequencies (LF). Two lattices (square and triangular) are studied numerically by the PWE method and experimentally by measuring vibratory mobilities. The results show that the plate is damped at the same time in LF by the lattice effect and in HF by the ABH effect.; Le "Trou Noir Acoustique" (TNA) constitue un moyen passif de réduction des vibrations des structures sans pour autant augmenter leur masse. Il s’agit d’un amincissement local de la structure, revêtu d’un matériau viscoélastique. L’effet TNA résulte alors de l’augmentation locale de l’amplitude vibratoire,qui sollicite fortement le revêtement, donnant lieu à un amortissement important. Une analyse détaillée des mécanismes de dissipation du TNA est réalisée :la diffusion des ondes de flexion par un TNA est étudiée lorsque ce dernier est inséré dans une plaque infinie. On montre que le revêtement induit un amortissement local important, permettant d’augmenter significativement l’amortissement global. Le TNA étant surtout efficace en hautes fréquences (HF),il est périodisé sur une plaque pour tirer parti des bandes interdites en basses fréquences (BF). Deux réseaux (carré et triangulaire) sont étudiés numériquement par la méthode PWE et expérimentalement par mesure de mobilités vibratoires. Les résultats montrent que la plaque est à la fois amortie en BH par effet de réseau et en HF par l’effet TNA.

The "Acoustic Black Hole" (ABH) is a passive device of reducing vibrations of structures without increasing their mass. It consists in a local thinning of the structure, coated with a thin layer of viscoelastic material. The ABH effect results from the local increase in vibratory magnitude, which strongly solicits the coating, giving rise to local significant damping. A detailed analysis of the mechanisms of dissipation of the ABH is carried out : the scattering of bending waves by an ABH is studied when the latter is inserted in an infinite thin plate. It is shown that the coating induces a significant local damping, allowing to significantly increase the global damping. The ABH is especially effective at high frequencies(HF), it is periodized on a plate to take advantage of the band gaps effect at low frequencies (LF). Two lattices (square and triangular) are studied numerically by the PWE method and experimentally by measuring vibratory mobilities. The results show that the plate is damped at the same time in LF by the lattice effect and in HF by the ABH effect., Le "Trou Noir Acoustique" (TNA) constitue un moyen passif de réduction des vibrations des structures sans pour autant augmenter leur masse. Il s’agit d’un amincissement local de la structure, revêtu d’un matériau viscoélastique. L’effet TNA résulte alors de l’augmentation locale de l’amplitude vibratoire,qui sollicite fortement le revêtement, donnant lieu à un amortissement important. Une analyse détaillée des mécanismes de dissipation du TNA est réalisée :la diffusion des ondes de flexion par un TNA est étudiée lorsque ce dernier est inséré dans une plaque infinie. On montre que le revêtement induit un amortissement local important, permettant d’augmenter significativement l’amortissement global. Le TNA étant surtout efficace en hautes fréquences (HF),il est périodisé sur une plaque pour tirer parti des bandes interdites en basses fréquences (BF). Deux réseaux (carré et triangulaire) sont étudiés numériquement par la méthode PWE et expérimentalement par mesure de mobilités vibratoires. Les résultats montrent que la plaque est à la fois amortie en BH par effet de réseau et en HF par l’effet TNA.

This work is devoted to the analysis of propagating and surface acoustic waves in granular phononic crystals in thelinear regime. First, the propagation and localization of transversal-rotational waves in a two-dimensional granularchain of equal masses are analyzed. By considering the semi-infinite chain with a boundary condition applied at itsbeginning, the analytical study demonstrates the existence of localized modes, each mode composed of two evanescentmodes. Secondly, the phononic properties of a two-dimensional discrete phononic crystal, made of circular cross-section, infinitely long contacting elastic cylinders arranged on a simple cubic lattice, are described analytically. The theoretical analysis provides a clear physical explanation for the existence of a zero-group velocity point of the lowest-energy acoustic mode in particular directions of the phononic crystal and demonstrates the birefraction phenomenon. Finally, the existence of surfaces elastic waves at mechanically free surface of granular phononic crystals is presented. Depending on the degrees of freedom of the particles, different types of surface waves exist in the structure. First, Rayleigh type surface waves aredemonstrated in a granular phononic crystal with particles possessing two translational and one rotational degrees offreedom; and secondly, shear-horizontal surface waves are studied in a granular phononic crystal with particlespossessing two rotational and one translational degrees of freedom. A comparison with surface waves predicted by theCosserat theories is made in order to establish the limitations of the Cosserat theories., Ce travail de thèse porte sur l’étude de la propagation d’ondes de volume et d’ondes de surface dans des cristauxphononiques granulaires en régime linéaire. Différents aspects sont développés dans ce manuscrit. L’effet de la prise encompte des degrés de liberté en rotation des particules sur la structure de bande de différents cristaux phononiquesgranulaires est étudié. En effet, l’introduction de ces degrés de liberté additionnels rend possible l’existence de modes derotation qui interagissent fortement avec les modes transverses. Ce travail s’intéresse aussi à l’existence d’ondeslocalisées et d’ondes de surface dans des cristaux phononiques granulaires et en particulier à la comparaison des théoriesdéveloppées avec les prédictions de la théorie de Cosserat. Dans un premier temps, l’étude d’une chaîne phononique granulaire monoatomique est présentée. En considérant lachaîne semi-infinie avec une condition aux limites appliquée à son extrémité, le modèle analytique démontre l’existence demodes localisés, chaque mode étant composé de deux modes évanescents. Ensuite, une description théorique des modes se propageant dans un cristal phononique granulaire en deux dimensions est présentée. Les particules possèdent trois degrés de liberté, deux en translation et un en rotation. L’analyse des interactions entre ondes de translation et ondes de rotation permet de mettre en évidence une grande richesse de structure de bandes ainsi que des phénomènes particuliers (bandes interdites complètes, cône de Dirac, modes non-monotones, phénomène de double réfraction). Dans un dernier temps, une analyse de l’existence d’ondes de Rayleigh et de cisaillement horizontal dans un cristal phononique granulaire en trois dimensions est effectuée. Les limites de la théorie de Cosserat dans la description d’ondes acoustiques de surface dans les milieux micro- et nano-inhomogènes sont établies.

Phononic structures or crystals made of rows of steel pipes privilege the existence of band gaps and pass bands. The first ones are frequency domains where the incident wave cannot pass through the structure. By introducing small changes about the positioning of the pipes, it is possible to expand greatly the width of the band gaps. By varying the thickness of the pipes in a phononic crystal with a square symmetry, the effect of an incident plane wave which propagates in the direction of the variation is to create thin pass bands in the band gap obtained initially when the pipes have the same thickness. If the incidente wave propagates perpendicularly to the direction of the thickness variation of the pipes, convergent or divergent acoustic lenses which could deviate acoustic beams are created. Finally, when a crystal constituted by the steel pipes is inserted in an array of polyethylene pipes, numerical simulations show that a sound wave can be guided at frequencies corresponding to the pass bands of a steel phononic crystal.; Des structures phononiques ou cristaux phononiques constitués de réseaux ordonnés de tubes en acier favorisent l'existence de bandes interdites et de bandes passantes. Les premières sont des domaines fréquentiels où une onde incidente ne peut traverser de telles structures. En introduisant de légères variations sur le positionnement des tubes, il est possible d'élargir considérablement les bandes interdites. En faisant varier l'épaisseur des tubes dans un cristal phononique à symétrie carrée, l'effet d'une onde plane incidente parallèlement à la direction de variation est de créer de fines bandes passantes dans la bande interdite obtenue initialement lorsque les tubes ont même épaisseur. Si l'on envoie l'onde incidence perpendiculairement à la direction de variation de l'épaisseur des tubes, on crée des lentilles acoustiques convergentes ou divergentes déviant les faisceaux acoustiques. Enfin, lorsque dans un cristal composé de tubes en polyéthylène on insère une allée de tubes en acier en forme de virages, les simulations numériques montrent qu'une onde acoustique peut être guidée aux fréquences correspondant aux bandes passantes du cristal phononique entièrement en acier.

Phononic structures or crystals made of rows of steel pipes privilege the existence of band gaps and pass bands. The first ones are frequency domains where the incident wave cannot pass through the structure. By introducing small changes about the positioning of the pipes, it is possible to expand greatly the width of the band gaps. By varying the thickness of the pipes in a phononic crystal with a square symmetry, the effect of an incident plane wave which propagates in the direction of the variation is to create thin pass bands in the band gap obtained initially when the pipes have the same thickness. If the incidente wave propagates perpendicularly to the direction of the thickness variation of the pipes, convergent or divergent acoustic lenses which could deviate acoustic beams are created. Finally, when a crystal constituted by the steel pipes is inserted in an array of polyethylene pipes, numerical simulations show that a sound wave can be guided at frequencies corresponding to the pass bands of a steel phononic crystal., Des structures phononiques ou cristaux phononiques constitués de réseaux ordonnés de tubes en acier favorisent l'existence de bandes interdites et de bandes passantes. Les premières sont des domaines fréquentiels où une onde incidente ne peut traverser de telles structures. En introduisant de légères variations sur le positionnement des tubes, il est possible d'élargir considérablement les bandes interdites. En faisant varier l'épaisseur des tubes dans un cristal phononique à symétrie carrée, l'effet d'une onde plane incidente parallèlement à la direction de variation est de créer de fines bandes passantes dans la bande interdite obtenue initialement lorsque les tubes ont même épaisseur. Si l'on envoie l'onde incidence perpendiculairement à la direction de variation de l'épaisseur des tubes, on crée des lentilles acoustiques convergentes ou divergentes déviant les faisceaux acoustiques. Enfin, lorsque dans un cristal composé de tubes en polyéthylène on insère une allée de tubes en acier en forme de virages, les simulations numériques montrent qu'une onde acoustique peut être guidée aux fréquences correspondant aux bandes passantes du cristal phononique entièrement en acier.