Mesure et prédiction vibroacoustique de structures viscoélastiques - Application à une enceinte acoustique.

Gérald Kergourlay (1)

1 MSSMat - Laboratoire de mécanique des sols, structures et matériaux

Damping augmentation is a common approach to vibration control in structures (vibroacoustics, vibration fatigue). Viscoelastic materials can be used to design efficient damping treatments. The mechanical properties of these materials however depend on frequency, but also on prestress and temperature. Traditional representations for viscoelastic materials, finite element design and computation methods for damped structures are presented along with new reduction techniques such as the Residual Iteration process.
A dynamic test bench has been designed and built to measure directly the complex stiffness of viscoelastic films of standard sandwich plates using an electrodynamic shaker in the frequency range of 1-2000 Hz, for temperatures of 0-50 ?C and what is new, for static shear rates of 0-300 %. The tests reveal how the temperature-frequency superposition hypothesis can be extended to prestress.
The second objective of this work is to investigate and improve the vibroacoustic behaviour of an audio speaker. A finite/boundary element model is built and validated through measurements for the low frequency range (0-2000 Hz). An efficient damping treatment is proposed and its properties optimized.

L'amortissement est un moyen habituel de maîtrise vibratoire des structures (vibroacoustique, fatigue vibratoire). Un amortissement passif efficace peut-être obtenu par l'ajout de traitements viscoélastiques au sein de la structure. Les propriétés mécaniques de tels matériaux dépendent non seulement de la fréquence, mais également de facteurs d'environnement telles que la précontrainte et la température. Leurs représentations, la modélisation éléments finis et les méthodes de résolution numérique habituellement appliquées aux structures amorties sont précisées, ainsi que de nouvelles techniques de réduction telles que la méthode d'itérations sur les résidus.
Un banc d'essai dynamique a été dimensionné et réalisé pour mesurer directement le module complexe de films viscoélastiques de plaques sandwich standard à des températures 0-50 ?C et sur la bande de fréquence 0-2000 Hz et, ce qui est nouveau, pour des taux de précontrainte statique de 0-300 %. Les mesures montrent que l'hypothèse de superposition fréquence-température peut être étendue à la précontrainte.
Le second objectif de ce travail est d'étudier et d'améliorer le comportement vibroacoustique d'une enceinte acoustique. Une modélisation éléments finis-éléments de frontière à basse fréquence (0-2000 Hz) est réalisée et validée par des mesures. Un traitement amortissant original est proposé et ses propriétés optimisées.

Mots clés: Damping; Viscoelasticity; Vibroacoustics; Audio Speaker; Sandwich Plates; Experimental Modal Analysis; Finite Element; Boundary Element

Mots clés: Amortissement; Viscoélasticité; Vibroacoustique; Enceinte Acoustique; Plaques Sandwich; Analyse Modale Expérimentale; Éléments Finis; Éléments de Frontière

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Gérald Kergourlay. Mesure et prédiction vibroacoustique de structures viscoélastiques - Application à une enceinte acoustique.. Mécanique [physics.med-ph]. Ecole Centrale Paris, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011493⟩