Effect of membrane content on the acoustical properties of three-dimensional monodisperse foams : experimental, numerical and semi-analytical approaches

par Van Hai Trinh

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Camille Perrot.

Soutenue le 11-07-2018

à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire Modélisation et simulation multi échelle (Marne-la-Vallée) (laboratoire) et de Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle / MSME (laboratoire) .

Le président du jury était Nicolas Dauchez.

Le jury était composé de Camille Perrot, Johann Guilleminot, Vincent Langlois.

Les rapporteurs étaient Keith Attenborough, Frédéric Topin.

  • Titre traduit

    Effet de la teneur en membrane sur les propriétés acoustiques des mousses monodispersées tridimensionnelles : approches expérimentales, numériques et semi-analytiques


  • Résumé

    Ce travail concerne principalement la détermination des propriétés acoustiques de mousses. Il s’agit d’un projet mené dans le cadre d’une collaboration entre une équipe de physico-chimie des mousses chargée de l’élaboration de matériaux modèles (laboratoire Navier UMR 8205 CNRS) et une équipe d’acousticiens chargée de l’étude de leurs propriétés acoustiques (laboratoire MSME UMR 8208 CNRS). Cette thèse s’articule essentiellement autour de trois parties principales, dont le contenu est résumé ci-dessous. 1) La première partie porte sur la génération de surfaces de réponse par des approximations polynomiales, dans le but de disposer d'un modèle intermédiaire entre le modèle éléments finis micro-macro et la réponse macroscopique. Au lieu d'appeler le modèle éléments finis systématiquement dans un travail d'optimisation, on a recourt à la surface de réponse qui contient l'information associée aux points de calcul éléments finis ainsi que les interpolations correspondantes. Ce manuscrit a été publié dans le journal AAA sous forme de communication rapide. 2) La deuxième partie porte sur la mise au point d'un modèle semi-analytique définit à partir d'une formule disponible pour prédire la perméabilité d'une plaque infinie percée par un trou de surface connue. Ce modèle, utilisé de manière appropriée, permet de calculer la perméabilité de mousses dont la taille de bulles est constante et le taux de fermeture de membranes variable. Des validations numériques par éléments finis et expérimentales sont proposées. L'article a été accepté pour publication dans la revue Physical Review E. 3) La troisième partie, porte sur un calcul éléments finis dans lequel un grand nombre de réalisations sont menées de manière à prendre en compte l'ensemble des combinaisons possibles lorsque on dispose de caractérisation expérimentales fines à l'échelle de la microstructure et que l'on souhaite connaitre la réponse de la mousse avec précision. Le manuscrit est en préparation et la revue visée pour ce dernier manuscrit est le journal Materials and Design. Une introduction et une conclusion générale complètent ces trois parties, et permettent de mettre en perspectives ces contributions par rapport à la littérature existante sur le sujet


  • Résumé

    This work mainly concerns the determination of the acoustic properties of foams. This is a project carried out as part of a collaboration between a team of physico-chemistry of foams in charge of the development of model materials (Navier laboratory UMR 8205 CNRS) and a team of acousticians responsible for the study of their acoustic properties (MSME laboratory UMR 8208 CNRS). This thesis is structured around three main parts, the content of which is summarized below. 1) The first part deals with the generation of response surfaces by polynomial approximations, in order to have an intermediate model between the micro-macro finite element model and the macroscopic response. Instead of calling the finite element model systematically in an optimization work, we use the response surface that contains the information associated with finite element calculation points and the corresponding interpolations. This manuscript was published in the AAA journal as a fast track publication. 2) The second part focuses on the development of a semi-analytical model defined from an available formula to predict the permeability of a circular orifice in a thin plate. This model, used in an appropriate way, makes it possible to calculate the permeability of foams with a constant bubble size but a tuned membrane content. Numerical validations by finite element computations are proposed. The article has been accepted for publication in the journal Physical Review E. 3) The third part deals with a finite element calculation in which a large number of realizations are carried out in order to take into account all the possible combinations when one has fine experimental characterization at the microstructure scale and that one seek to determine the properties of the foam with precision. The manuscript is in preparation and a possible journal for the publication of this manuscript is the journal Materials and Design. An introduction and a general conclusion complete these three parts, and make it possible to discuss these contributions


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Communautés d’Universités et d'Etablissements Université Paris-Est. Bibliothèque universitaire.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.