Soutenance de thèse de Pierre-Yvon BRYK

Ecole Doctorale
SCIENCES POUR L'INGENIEUR : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
Spécialité
ACOUSTIQUE
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Acoustique,Pompage énergétique,Electro-Acoustique,Nonlinear Energy Sink (NES),
Keywords
Acoustics,Energy pumping,Electro-acoustic,Nonlinear Energy Sink (NES),
Titre de thèse
Pompage Energétique en Acoustique par Absorbeur Dynamique Non-linéaire Hybride Passif-Actif
Energetical Pumping in Acoustics by Hybrid Passive-Active Nonlinear Dynamic Absorber
Date
Mardi 20 Mars 2018 à 14:00
Adresse
Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique Aix-Marseille Université 4 impasse Nikola Tesla CS 40006 13453 Marseille Cedex 13
Amphitéâtre Canac
Jury
Directeur de these Sergio BELLIZZI CNRS-Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique
Rapporteur Hervé LISSEK Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
CoDirecteur de these Renaud CÔTE Aix-Marseille Université
Examinateur Emmanuel FOLTÊTE Université Bourgogne Franche-Comté-Institut FEMTO ST
Rapporteur Emmanuel GOURDON Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat
Examinateur Bruno COCHELIN Ecole Centrale de Marseille
Examinateur Monika RYCHTARIKOVA KU Leuven (Université de Louvain)

Résumé de la thèse

Ce mémoire est consacré à l'étude d'un absorbeur dynamique non linéaire hybride passif-actif (ADNLH) pour la réduction du bruit en basses fréquences. La partie passive de l'ADNLH est une membrane en latex à déformée non linéaire dont la face avant est couplée au champ acoustique que l'on souhaite réduire. Cette membrane se comporte comme un oscillateur non linéaire et fait partie de la famille des absorbeurs non linéaires connus sous le nom de Nonlinear Energy Sink (NES). La face arrière de la membrane est encoffrée et un dispositif de contrôle actif est inclus dans le volume d'encoffrement. Ce dispositif est composé d'un microphone et d'un haut parleur de contrôle qui contrôlent la pression vue par la face arrière de la membrane. Cette boucle d'asservissement est conçue pour modifier la raideur linéaire et l'amortissement de la membrane. Des précédents travaux ont été réalisé uniquement sur la partie passive (la membrane) et ont permis de valider le principe de pompage énergétique dans le domaine acoustique. Cependant la membrane seule possède des limitations (notamment le seuil de déclenchement du pompage) qui restreignent les applications possibles. L'objectif de l'ADNLH est d'améliorer les performances du pompage énergétique acoustique en modifiant les propriétés linéaires de la membrane grâce à la boucle d'asservissement. Dans un premier temps une étude théorique et expérimentale est réalisée sur l'ADNLH. Cette étude confirme que la membrane conserve ses propriétés non linéaires tout en étant couplé à la boucle d'asservissement. On montre également que la boucle d'asservissement permet de modifier la raideur linéaire de la membrane ainsi que son amortissement. L'ADNLH est ensuite couplé via un montage expérimental académique à un tube d'air sous excitation sinusoïdale ou large bande. Il permet l'écrêtement du premier pic de résonance acoustique du tube et conduit à de meilleurs performances que l'utilisation d'une membrane seule. On montre également qu'il n'y a pas de réglage optimal de la raideur linéaire. Dans un second temps l'ADNLH est installé dans une salle peu amortie. Il permet d'atténuer la première résonance acoustique de la salle dans le cas d'une excitation sinusoïdale. On montre que le contrôle de l'amortissement de la membrane est le paramètre est le plus influent pour les performances de l'ADNLH.

Thesis resume

This thesis is devoted to the study of a hybrid passive-active nonlinear dynamic absorber for the reduction of noise in low frequencies. The passive part of the ADNLH is a membrane in latex with a nonlinear deformation and its front face coupled to the acoustic field to be reduced. This membrane is acting as a nonlinear oscillator and is part of the family of absorbers known as Nonlinear Sink Energy (NES). The rear face is enclosed and a active device is included inside this enclosure. This device is composed of a microphone and a loudspeaker that control the acoustic pressure sawn by the rear face of the membrane. This feedback loop is designed in order to modify the linear stiffness and the damping of the membrane. Previous work has been done only on the passive part (the membrane) and has validated the principle of energy pumping for Acoustics. However the membrane has some limitations (like the threshold of energy pumping) that restrain the practical applications. The goal of the ADNLH is to improve the performance of the energy pumping by modifying the linear properties of the membrane with the help of the active device. In a first time an experimental and theoretical study of the ADNLH is done. This study shows that the membrane keeps its nonlinear properties when it is coupled to the active device. It also shows that the active device allows to control the linear stiffness and the damping of the membrane. Then the ADNLH is coupled to a tube of air thanks to an academic assembly under a sinusoidal excitation or broadband. It allows to cut the top off the first acoustic resonance of the tube with better performances than the membrane alone. One also shows that there is no optimum tuning of the linear stiffness of the membrane. At last the ADNLH is set inside a weakly damped room. The ADNLH allows to attenuate the first resonance of the room in the case of a sinusoidal excitation. One also shows that the control of the damping of the membrane is the key parameter for the performance of the ADNLH.