Application d'une méthode d'éléments finis et d'analyse modale par sous-structuration dynamique a l'étude de l'isolation acoustique en basses fréquences

par Olivier Chiello

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Franck Sgard et de Noureddine Atalla.


  • Résumé

    En acoustique du bâtiment, les modèles déterministes basses fréquences sont peu employés en raison de deux difficultés majeures. D'une part, ils nécessitent une modélisation détaillée des conditions de montage des parois. D'autre part, la taille des systèmes matriciels résultant des modèles numériques devient prohibitive lorsque sont pris en compte des fluides internes ou des parois latérales flexibles. Aujourd'hui cependant, un niveau élevé de modélisation, allié à une grande souplesse de calcul, peut être obtenu en associant des méthodes numériques comme la méthode des éléments finis (FEM) à des techniques de synthèse modale (CMS). Dans cette étude, on teste l'applicabilité de ces méthodes au problème de l'isolation acoustique. Une formulation générale est proposé~ p. Our étudier le comportement vibroacoustique de structures complexes couplées à des fluides légers; internes et/ou externes en basses fréquences. L'analyse modale de la structure est effectuée grâce à une technique modifiée de sous-structuration dynamique à interfaces libres. La méthode proposée est validée numériquement et appliquée dans des configurations composées d'assemblages de plaques et de joints élastiques. Elle s'avère adaptée aux études paramétriques et permet un calcul performant des puissances échangées entre les sous systèmes, sous-structures, fluides internes ou externes. Cette méthode est utilisée pour étudier l'influence de conditions aux limites élastiques sur la perte par transmission d'une plaque bafflée ainsi que les transmissions directes et latérales dans un local récepteur excité par un champ acoustique externe. Des résultats originaux sur les chemins de transmission structuraux et acoustiques sont présentés et discutés.

  • Titre traduit

    = A finite element and component mode synthesis method to investigate the acoustic insulation at low frequencies


  • Résumé

    In building acoustics, deterministic low-frequency models are rarely employed because of two main difficulties. First, a detailed modeling of partitions mounting conditions has to be performed. Second, the size of matrix systems resulting from the numerical models becomes prohibitive when internal fluids or flexible lateral walls• are accounted for. However, nowadays, high level modeling and calculation flexibility can be obtained together by combining numerical solutions like the finite element method (FEM), with component mode synthesis (CMS). In the present study, the applicability of these methods is tested to the acoustic isolation problem. A general formulation is proposed to investigate the vibroacoustic behavior of complex structures coupled to light internal and/or external fluids at low frequencies. The structural modal analysis is performed using a modified free-interface component mode synthesis technique. The proposed method is validated numerically and applied in configurations composed of assemblies of plates and elastic joints. It proves to be adapted to parameter studies and allows for an efficient calculation of vibroacoustic indicators, like exchanged powers between subsystems, substructures, internal or external fluids. The method is used to investigate the influence of elastic boundary conditions on the transmission loss of a baffied plate as well as direct and flanking sound transmissions in a receiving room excited by an external acoustic field. Original results on structural-acoustic transmission paths are presented and discussed.

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  • Détails : 1 vol. (190 p.)
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