Etude theorique, numerique et experimentale de la propagation d'ondes acoustiques dans des empilements metalliques desordonnes en regime lineaire et non lineaire

par CONSTANTIN CONSTANTOPOULOS

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bernard Perrin.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Nous etudions, theoriquement, numeriquement et experimentalement, la propagation d'ondes acoustiques dans des systemes unidimensionnels desordonnes constitues par un empilement alterne de couches metalliques d'impedance acoustique differente et d'epaisseur aleatoire. Pour etudier le regime de propagation lineaire, nous avons utilise un formalisme de matrice de transfert qui permet de reduire la recherche du coefficient de transmission d'un empilement a l'etude des proprietes de produits de matrices 2 2 unimodulaires et aleatoires. Contrairement a un milieu parfaitement periodique qui presente des bandes interdites en frequences, un milieu desordonne ne permet pas la propagation des ondes qui sont exponentiellement attenuees. Cette decroissance exponentielle est definie par la longueur de localisation qui est deduite de l'equation self-consistente de dyson-scmidt ; nous avons resolu cette equation par un schema perturbatif qui nous permet de donner la valeur de l'amortissement des ondes dans la limite du faible de desordre (regime de diffusion rayleigh). Nous avons montre numeriquement que pour un empilement realiste sur le plan experimental le comportement du coefficient de transmission est eloigne de la prediction theorique obtenue dans la limite asymptotique. Nous prevoyons l'ouverture des bandes interdites secondaires entre celles de l'empilement periodique que nous avons faiblement desordonne. Pour etudier la propagation en regime non-lineaire nous avons integre numeriquement l'equation differentielle hyperbolique qui regit une telle propagation en utilisant un algorithme d'analyse base sur un schema des differences finies. Sur le plan experimental nous fabriquons les echantillons en chauffant a plusieurs centaines de degres un empilement de feuillets fer et cuivre ou aluminium et cuivre d'une epaisseur respective moyenne de 100 m, enserre dans un cylindre de molybdene. Il est necessaire de determiner une temperature et un temps de recuit ideal pour obtenir une bonne qualite d'interfaces car les metaux choisis forment des phases supplementaires aux interfaces pendant l'interdiffusion thermique. Les echantillons ont ete caracterise par microscopie electronique a balayage et spectrometrie a selection en energie. Les etudes acoustiques ont ete realise selon des techniques hyperfrequences classiques, bases sur la methode pulse-echo en mode transmission. Nous determinons ainsi le spectre de transmission de la structure moyenne sous-jacente qui presente des bandes interdites dans un domaine frequentiel qui s'etale entre 5-30 mhz. Nous mesurons la vitesse de phase en utilisant la methode zero-crossing permettant de mettre en evidence le caractere dispersif du milieu. La mesure de l'attenuation intrinseque d'un materiau multicouche desordonne et la comparaison avec celle d'un echantillon periodique nous a permis de constater l'existence d'une absorption supplementaire due au desordre. Les experiences en regime non-lineaire que nous avons entreprises ont montre que la forte attenuation, liee a la structure granulaire des feuillets, inhibe dans ces empilements les phenomenes non-lineaires, tels que la generation d'harmoniques superieurs.


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Informations

  • Détails : 224 p.
  • Annexes : 138 ref.

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  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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