Utilisation des valeurs propres et vecteurs propres de couplage pour étudier le comportement vibro-acoustique de systèmes couplés

par François Bessac

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Jean-Louis Guyader.


  • Résumé

    La caractérisation fine des mécanismes mis en jeu lors du couplage de systèmes vibrants est indispensable pour réduire le volume des calculs (ou le nombre de données à manipuler) nécessaires à la description correcte des phénomènes vibratoires résultants. Dans ce cadre, une nouvelle méthodologie a été développée puis appliquée au cas de deux plaques couplées par un ou plusieurs ressorts. Fondée sur une approche modale et un formalisme vectoriel, elle s'appuie sur l'exploitation d'une matrice de couplage adimensionnelle qui décrit les échanges entre les deux plaques. Cette matrice admet autant de valeurs propres de couplage (quantités totalement déterministes) que de ressorts entre les plaques. Ces valeurs propres sont représentatives de la force du couplage tandis que les vecteurs propres indiquent les chemins modaux de transmissions. L'utilisation de ces quantités propres permet de reconstruire l'état vibratoire des plaques après couplage connaissant leur état avant couplage (en configuration découplée bloquée). Une méthode simplifiée est développée dans le cas du couplage multiple. Le chemin de transmission dominant est identifié par l'examen et le tri des valeurs propres de couplage. Le fait de ne garder que la contribution correspondant à ce chemin modal dominant donne d'excellents résultats, l'erreur maximum par rapport à la solution de référence atteignant 3 dB aux plus hautes fréquences. L'application expérimentale de cette méthodologie est possible puisque les valeurs propres de couplage sont mesurables. La méthode s'apparente à une approche de type mobilité, à la différence près que les grandeurs à mesurer sont en configuration découplée bloquée, ce qui permet d'éviter les fréquences singulières inhérentes à l'approche par mobilité classique. Dans des conditions de couplage multiple, l'application de la méthode simplifiée confirme la qualité des résultats obtenus précédemment de façon numérique.

  • Titre traduit

    = Investigating the vibroacoustic behaviour of coupled systems through the coupling eigenvalues and eigenvectors


  • Résumé

    Extensive calculations - or a large amounts of data - are necessary to accurately define the state of vibratory systems when coupled. In order to reduce that calculation volume, it is necessary to properly characterise the mechanisms involved in the coupling of vibratory systems. Within this scope, a new methodology has been developed and applied to the case of two plates coupled by one or several springs. Based on a modal approach and a vectorial representation, the method relies on an adimensional matrix -the coupling matrix- which describes the exchanges between the two plates. The number of coupling eigenvalues contained in the matrix corresponds to the number of springs between the two plates. These eigenvalues -purely deterministic quantities- represent the coupling strength, while the eigenvectors describe the modal transmission paths. The knowledge of the vibratory state of the plates after the coupling is determined from the knowledge of their initial state (in a blocked uncoupled configuration) and the coupling eigenquantities. In case of several couplings, a simplified method has been developed. The dominant transmission path is obtained after close observation and classification of the coupling eigenvalues. Very good results are obtained when only the modal dominant path is taken into account: compared to the reference solution, the maximal error hardly reaches 3 dB at high frequencies. Since the coupling eigenvalues are measurable, the experimental approach of such a methodology is possible. This method is similar to a mobility approach, except that the measured quantities are blocked and uncoupled. Thus the singular frequencies, intrinsic to the classical mobility approach, seem to be avoided here. In case of several couplings, the use of the simplified method confirms the good results previously obtained from a numerical calculation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (284 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 217-225

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1894)
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