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Ce mémoire présente une approche basée sur la méthode des matrices de transfert (TMM) pour la modélisation du bruit d'impact dans les structures. L'objectif est de développer un modèle précis et robuste pour prédire le niveau sonore d’une structure multicouche excitée par une machine à chocs standard. Le mémoire se compose d’une introduction générale, d’une revue de la littérature sur le bruit d’impact et les méthodes de modélisation existantes, ainsi que de chapitres détaillant la modélisation de la puissance injectée par la machine à chocs standard et trois méthodes de prédiction du bruit d’impact de structures multicouches : la méthode énergétique, la TMM et une méthode combinant l’approche modale et la TMM. Des calculs numériques (éléments finis) et des mesures expérimentales sont utilisés pour comparer les méthodes susmentionnées. En particulier, le modèle TMM s'est avéré fiable pour prédire l’isolement aux bruits d’impact dans les bâtiments.

The thesis presents inverse correlation techniques able to measure accurately the damping loss factor of complex plane structures. In the first chapter, the state of the art gathering numerous local and global characterization methods is presented. In the second part of the chapter, various topics of direct interest to the thesis such as classical damping loss factor measurement techniques and the analytical solution based on the discrete general laminate model (GLM) are briefly discussed. In the second chapter, the inhomogeneous wave correlation (IWC) method based on the maximization of the correlation between an inhomogeneous wave and the measured displacement field as a function of the wave heading angle is revisited. A new variant that considers the exponential decay with distance from the excitation point in the inhomogeneous wave formulation is introduced. The purpose of introducing this variant is to improve the estimation of the damping loss factor. The validity of the proposed method is investigated numerically on flat thin structures and sandwich damped structures. The performance of the method related to the excitation point location and the size of the observation window are also investigated. A new Green's function-based model correlation (GFC) method able to estimate the equivalent elastic parameters of complex structures at different propagation angles is detailed in the third chapter. Contrary to the IWC method, the measured displacement field is correlated with a Green's function-based model. This approach is more adapted to describe the field near the excitation point and offers more stability in estimating the damping loss factor compared to previous methods. Several results, with simulated and measured data, are compared with an analytical discrete laminate model and show the accuracy of this technique to recover the damping loss factor of complex structures as function of the frequency and the heading angle. In the second part of the, Le travail de thèse porte sur la caractérisation de l'amortissement des structures complexes par la méthode de corrélation. Dans le premier chapitre, un état de l'art rassemblant de nombreuses méthodes de caractérisations locales et globales est présenté. Dans la deuxième partie du chapitre, les méthodes de mesures expérimentales de l'amortissement et un modèle analytique de référence sont abordés. Dans le deuxième chapitre, la methode Inhomogeneous Wave Correlation (IWC) qui calcule la corrélation entre le champ de déplacement mesuré et une onde plane inhomogène est revisitée. Une nouvelle variante qui considère la décroissance exponentielle avec la distance du point d'excitation dans la formulation d'onde inhomogène est introduite. L'introduction de cette variante a pour but d'améliorer l'estimation de l'amortissement. La validité de la méthode proposée est étudiée numériquement sur des structures planes avec différents degrés de complexité. Les performances de la méthode en fonction la position du point d'excitation et de la taille de la fenêtre d'observation sont également étudiées. Un nouveau modèle de corrélation basé sur la fonction de Green permettant d'estimer les paramètres élastiques équivalents des structures complexes en fonction de l'angle de propagation est détaillé dans le troisième chapitre. Contrairement à la méthode IWC mentionnée ci-dessus, le champ de déplacement mesuré est désormais corrélé avec un modèle basé sur la fonction de Green. Cette dernière est plus adaptée pour décrire le champ proche du point d'excitation et offre plus de stabilité sur l'estimation de l'amortissement comparée aux méthodes précédentes. Plusieurs résultats, avec des données simulées et mesurées, sont comparés au modèle analytique et montrent la précision de cette technique pour estimer précisément l'amortissement des structures complexes en fonction de la fréquence et de l'angle de propagation des ondes. Dans la deuxième partie du chapitre, la performance de la méthod

La prédiction du comportement vibroacoustique à l’intérieur d’une cabine d’hélicoptère nécessite la modélisation vibroacoustique de l’ensemble de la boite de transmission principale, toit et fuselage. Ce projet a pour objectif de développer et mettre en place une méthode hybride au profit des constructeurs d’hélicoptères pour leur permettre de prédire le bruit solidien à l’intérieur de la cabine, hors les conditions de fonctionnement d’origine de l’hélicoptère. Le but est de pouvoir caractériser les forces injectées dans le toit de l’hélicoptère à la suite du fonctionnement de la boite de transmission principale, quantifier le bruit solidien rayonné à l’intérieur de la cabine, identifier les chemins de transfert dominants, et mettre en place des solutions de conception pour réduire la transmission solidienne de vibrations mécaniques et par la suite diminuer la transmission acoustique du bruit dans la cabine. Les méthodes développées et utilisées sont basées sur les techniques d’analyse des chemins de transfert et de la sous-structuration dynamique, en prenant en compte plusieurs paramètres qui peuvent influencer la qualité des résultats., La réduction des nuisances sonores dans les hélicoptères constitue un élément compétitif dans le marché, et une préoccupation pour la santé de l’équipage. La prédiction du comportement vibroacoustiques à l’intérieur de la cabine nécessite la modélisation vibroacoustique de l’ensemble de la boite de transmission principale, toit et fuselage pour comprendre les phénomènes de transmission vibroacoustique à travers ces sous-systèmes. Ce projet a pour objectif de développer et mettre en place une méthode hybride au profit des constructeurs d’hélicoptères pour leur permettre de prédire le bruit solidien SBN à l’intérieur de la cabine, sans avoir besoin d'opérer l’hélicoptère dans des conditions réelles. Pour cela, il faut caractériser les forces injectées sur le toit de l’hélicoptère, quantifier le bruit solidien rayonné à l’intérieur de la cabine, identifier les chemins de transfert dominants, et mettre en place des solutions de conception pour réduire la transmission solidienne de vibrations mécaniques et par la suite diminuer la transmission acoustique du bruit dans la cabine. Plusieurs études numériques et expérimentales ont été réalisées sur des systèmes académiques représentatifs d’hélicoptère et systèmes réels. Les méthodes développées et utilisées sont basées sur les techniques d’analyse des chemins de transfert et de la sous-structuration dynamique, en considérant plusieurs paramètres, comme le couplage vs le découplage, l’utilisation des matrices de sous-mobilité à la place d’une mobilité globale, le nombre des points indicateurs pour déterminer les forces équivalentes, la méthode d’inversion, et le nombre des degrés de liberté choisis. Une première partie de cette thèse porte sur la caractérisation expérimentale d’un isolateur vibratoire utilisé dans les avions. Une méthode inverse hybride expérimentale a été développée pour permettre sa caractérisation sur un banc d’essai dans le laboratoire, pour mesurer les forces transmises aux structures connectées. La deu, The reduction of noise in helicopters is a competitive element in the market, and a concern for the health of the crew. The prediction of the vibroacoustic behavior inside the cabin requires the vibroacoustic modeling of the entire main gearbox, roof, and fuselage to understand the vibroacoustic transmission phenomena through these subsystems. The objective of this project is to develop and implement a hybrid method for the benefit of helicopter manufacturers to enable them to predict structure-borne-noise SBN inside the cabin, without having to operate the helicopter in real conditions. To do so, it is necessary to characterize the forces injected on the helicopter roof, to quantify the radiated structure-borne-noise inside the cabin, to identify the dominant transfer paths, and to implement design solutions to reduce the structure-borne transmission of mechanical vibrations and subsequently reduce the acoustic transmission of noise in the cabin. Several numerical and experimental studies have been performed on representative academic helicopter systems and real systems. The methods developed and used are based on the transfer paths analysis techniques and dynamic substructuring, considering several parameters, such as the coupling vs. the decoupling, the use of sub-mobility matrices instead of a global mobility, the number of indicator points to determine the equivalent forces, the inversion methods, and the number of degrees of freedom chosen. The first part of this thesis deals with the experimental characterization of an aircraft noise abatement isolator. An experimental hybrid inverse method has been developed to allow its characterization on a test bench in the laboratory, to measure the forces transmitted to the connected structures. The second part concerns a numerical study performed on a representative system of a helicopter. The measurements carried out using the methods of interest (TPA and CB-TPA), aim to investigate their applicability to t

Ce projet s’inscrit au sein d’un partenariat entre le Groupe d’Acoustique de l’Université de Sherbrooke et l’entreprise BRP. L’objectif principal est le développement et la validation d’une maquette virtuelle qui permettra la simulation du comportement acoustique d’un véhicule au conducteur. Cette maquette se basera sur les différentes méthodes d’analyse par chemin de transfert. Dans un premier temps, elle devra permettre la réalisation d’une analyse se basant sur des mesures expérimentales. Par la suite, elle devra permettre l'intégration de données simulées. Finalement, elle devra permettre de comparer les résultats obtenus suite à une modification du véhicule décrite de manière expérimentale et par simulation. Enfin, l’ajout de fonctionnalités permettant la réalisation d’analyse hybride, utilisant des données simulées et mesurées, sera effectué.

Ce projet s’inscrit dans le cadre du projet dXBel. L’objectif principal du projet est de développer et de valider une maquette virtuelle Vibrations/Acoustique (V/A) permettant de simuler et d’écouter à l’opérateur le comportement acoustique des produits BRP. La quatrième tâche du projet vise la validation de la maquette sur un produit BRP : un Defender (véhicule côte à côte polyvalent travail-loisir). Cette validation doit être faite autant objectivement (par le biais de mesures physiques, ou de gain ou perte en dB) que de manière perceptive (par le biais de tests d’écoute, de qualité sonore), afin que l’outil prouve sa capacité à guider les choix d’ingénierie sur ces deux aspects. A travers ce projet de maîtrise, nous visons une validation objective de la maquette, c.-à-d. démontrer la validité des prédictions quantitatives (dB) et la fiabilité de l'estimation par TPA de solutions de réduction du bruit. Dans un premier temps, plusieurs configurations, numériques et expérimentales, portant sur des systèmes simples (académiques) ont été étudiées pour valider la maquette virtuelle (MV) et ses différentes méthodes de synthèse par analyse par chemin de transfert (TPA). Ensuite, des mesures expérimentales ont été réalisées, sur un véhicule, et utilisées pour valider l'utilisation réelle (industrielle) de la MV. L'ensemble de ces études démontre bien la robustesse et l'utilité de la MV. Finalement, une étude est présentée pour valider la capacité de la MV à reproduire les effets de modifications physiques sur le niveau du bruit intérieur. En particulier, nous présentons une étude de validation du module hybride de la MV. Ce dernier permet de prédire l'effet d'un traitement phonique sur le niveau du bruit intérieur, ce module est basé sur la méthode de l'analyse statistique de l'énergie dite méthode SEA (Statistical Energy Analysis). En somme, nous avons démontré que la maquette virtuelle, du projet dXBel, permet de reproduire avec robustesse (c.-à-d. objectivement) les ef

La présente thèse se situe dans un contexte théorique traitant de la modélisation et de la simulation. Son objectif est de fournir un outil numérique d'aide à la décision et à la prédiction des vibrations induites par le frottement afin d'adresser les éventuelles problématiques de crissement et ce dans les phases de conception. Afin de développer l'outil prédictif, l'aspect aléatoire est utilisé comme un moyen pour décrire plusieurs phénomènes physiques de nature tribologique (le frottement, le contact normal, la rugosité des interfaces de contact) mais aussi la dispersion de quelques propriétés intrinsèques suite aux aléas des procédés de fabrication. La description aléatoire de ces derniers éléments a été mise en œuvre par plusieurs algorithmes stochastiques et approches microscopiques, ce qui a permis le développement de $4$ solveurs éléments finis stochastiques et une procédure des éléments finis multiéchelle. Les méthodologies de calcul ont fait l'objet de plusieurs tests numériques que ce soit sur des modèles analytiques ou sur des modèles éléments finis d'un frein à disque ayant comme objectif l'étude de leur efficacité et robustesse. Les résultats démontrent que les nouveaux développements offrent une alternative très intéressante par rapport aux méthodes classiques. Pour avoir des niveaux de précision similaires, les méthodes introduites dans la thèse nécessitent un temps de calcul largement inférieur à celui requis par la méthode de référence couplant l'algorithme de Monte-Carlo avec la méthode des éléments finis., With the progress of the automotive industry, manufacturers are increasingly sensitive to the design of mechanical systems: mechanical strength, vibroacoustic performance... With the development of a new hybrid and electric technologies, it is even more crucial and very important that all aspects of noise are addressed; in particular the braking system which is considered the noisiest and the most polluting element. Currently, engineers model friction-induced vibrations using a deterministic approach whose results overestimate or underestimate reality. To fill this gap, they use aprocedure that combines deterministic modeling and experimental techniques, which increases the time and the cost of designing braking systems. This thesis is set in a theoretical context dealing with modeling and simulation. Its objective is to provide a numerical tool to assist in the decision-making and prediction of friction induced vibrations at the design stage. In order to develop the prediction tool, randomness has been used to describe several physical phenomena of tribological nature (friction, normal contact, roughness of contact interfaces) but also the dispersion of some intrinsic properties due to the randomness of manufacturing processes. The random description of the latter has been implemented by several stochastic algorithms and microscopic approaches, which allowed the development of 4 stochastic finite element solvers and a multiscale finite element procedure. The computational methodologies have been tested numerically on analytical functions and finite element model of a disc brake in order to investigate their efficiency and robustness. The results show that the new developments offer avery interesting alternative to classical methods. In order to obtain similar levels of accuracy, the methods introduced in this thesis require a computational time much lower than the reference method coupling the Monte-Carlo algorithm with the finite element method.

Le phénomène de crissement de frein ne présente pas seulement des soucis pour les conducteurs, mais des dépenses importantes pour les constructeurs automobiles pour le service de garantie ainsi que pour les tests de validation. Ce projet fait partie d’un partenariat avec Fiat Chrysler Automobile (FCA) pour le développement d’un outil amélioré de prédiction des fréquences d’occurrence du crissement. Dans un premier temps, nous menons une étude statique pour étudier les réponses vibratoires et acoustiques de ce système et identifier les variabilités de ces réponses. Dans un second temps, les résultats d’un test dynamique réalisé au dynamomètre seront étudiés afin d’améliorer la méthode de post-traitement. En particulier, nous montrons qu'une technique basée sur le traitement par transformée de Fourier de courte durée (STFT) des signaux microphoniques, permet d'améliorer la prédiction de l'occurrence du crissement.