Sous-structure vibro-acoustique : Combinaison de simulations et d'identification expérimentale de sous-domaines pour l'acoustique des véhicules à basse fréquence

Vibro-acoustics substructuring : Combining simulations and experimental identification of subdomains for low frequency vehicle acoustics

• Auteur / Autrice : Matthieu Grialou
• Direction : Jean-Louis Guyader, Nicolas Totaro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 04/12/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique (Lyon, INSA) - Laboratoire Vibrations Acoustique / LVA
• Jury : Président / Présidente : Jean-Hugh Thomas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Guyader, Nicolas Totaro, Jean-Hugh Thomas, Philippe Leclaire, Sandrine Rakotonarivo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Hugh Thomas, Philippe Leclaire

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs -- Échappement

Acoustique

Vibrations

Mots clés libres

Vibro-Acoustique

Vibrations

Transmission acoustique

Sonorité de l'échappement

Propagation des ondes sonores

Modèle mathématique

Sous-Structuration

Méthode des éléments finis

Vibro-Acoustics

Vibrations

Exhaust system

Acoustic transmission

Exhaust sound

Sound wave propagation

Substructuring

Finite element method

Résumé

La sonorité de l’échappement joue un rôle significatif sur le confort acoustique des occupants, ainsi que sur le caractère du véhicule. L’étude proposée porte sur la problématique industrielle suivante : « Description et quantification de la transmission du son entre la bouche d’échappement et l’intérieur du véhicule ». Physiquement la transmission sonore entre l’échappement et l’intérieur du véhicule s’effectue en trois étapes : Propagation des ondes sonores de la canule à la surface extérieure du véhicule et conversion en énergie vibratoire (1) ; Le bruit structurel se propage de la peau extérieure du véhicule à l’habillage intérieur (2) ; La surface intérieure du véhicule rayonne de l’énergie dans l’air à l’intérieur (3). Dans l’état de l’art proposé, la méthode de sous-structuration vibro-acoustique Patch Transfer Functions (PTF) est considérée comme une alternative viable à la problématique proposée. Cependant, avant d’appliquer la méthode sur un véhicule complet, la problématique suivante devait être résolue : « Caractérisation expérimentale d’un sous-système par des mesures sur un système couplé ». Ce manuscrit propose une méthode originale pour mesurer des fonctions de transfert d’un système découplé, sur la base de la réponse d’un système couplé. En raison de la nature mal posée du problème inverse, une méthode originale de régularisation a été proposée. La méthode a été validée pas des essais numériques, puis par un test physique.

Exhaust noise has a significant impact on acoustic comfort and the sound identity of a vehicle brand. The present study focuses on the: “Description and quantification of the sound transmission from the exhaust outlet into the interior of a vehicle”. Physically the noise propagation from the exhaust pipe to the cabin consists of three steps: The sound waves propagate through the air from the exhaust outlet to the external skin of the vehicle (1); the external skin vibrates and transmits its vibration to the internal skin (2); the internal skin radiates sound in the passengers’ cabin (3). The Patch Transfer Functions method, which is based on the framework of dynamic substructuring, allows for the consideration of this complex problem as simpler subproblems that consist of subsystem interactions. Yet the application of the method to a full vehicle requires addressing the problem: “Characterization of Patch Transfer Functions of a subsystem by means of measurement on a coupled system”. This dissertation presents an original inverse method for the measurement of Patch Transfer Functions. In industrial structures, this in-situ characterization is generally the only possible measurement method. Yet, due to the ill posed nature of the problem, the inversion process is difficult. An original regularization method is proposed. The method is tested through numerical simulations, and is validated with an experimental setup.