Dans le cadre de la lutte en mer, la détection acoustique des structures immergées s'effectue généralement sur des signaux stationnaires. Une nouvelle génération de sonars permet de détecter sur des signaux transitoires. Ceci implique de compléter le processus de conception des projets industriels qui ne tient compte d'exigences qu'en matière de bruits rayonnés en régime stationnaire. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes de transfert des sources de bruit transitoires sur les structures immergées. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre et consiste à étudier les mécanismes de transfert vibratoire et de rayonnement acoustique qui peuvent intervenir sur ces structures lorsque l'excitation est transitoire. L'analyse porte sur différents éléments de la chaine de transfert : le rayonnement dans l'eau du bordé, la diffraction des ondes par les raidisseurs, et le comportement résonnant des structures internes supportant les matériels. Le premier chapitre présente une analyse bibliographique autour de l'étude des phénomènes vibroacoustiques transitoires des structures immergées, de l'influence d'un fluide lourd sur le comportement vibroacoustique des plaques, et des méthodes de calcul vibroacoustiques en régime transitoire. Dans le second chapitre nous étudions la réponse transitoire d'une plaque infinie immergée soumise à une force impulsionnelle ponctuelle. La méthode de calcul s'appuie sur les calculs spectraux fréquences-nombre d'onde. Les réponses temporelles sont obtenues par transformées de Fourier inverses. L'analyse des spectres et des réponses temporelles de l'accélération vibratoire de la plaque et de la pression rayonnée, met en évidence l'influence de la présence du fluide. La prise en compte de l'inertie rotationnelle et du cisaillement à travers le modèle de plaque de Mindlin-Timoshenko est également étudiée. Ces résultats sont confrontés à une expérimentation présentée dans le troisième chapitre. La structure étudiée est une plaque rectangulaire posée horizontalement à la surface d'une cuve remplie d'eau. Deux types de sources transitoires sont utilisés : marteau de choc, lâché d'une bille. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux montre que l'on retrouve certains phénomènes évoqués précédemment. L'effet des raidisseurs sur le rayonnement acoustique fait l'objet du quatrième chapitre. Une plaque raidie périodiquement dans une direction est considéré. L'influence des ondes de Bloch-Floquet sur la réponse temporelle est étudiée. Les résultats sont comparés à des mesures effectuées sur une barge d'essais. Dans le cinquième chapitre, l'effet des structures internes est étudié à partir d'un modèle de plaque couplé à un système résonnant constitué d'un assemblage poutre-plaque. La méthode des inertances est utilisée pour obtenir les forces de couplage entre les différents éléments. Les signaux temporels sont étudiés en fonction de l'importance de la rupture d'inertance entre la plaque et l'assemblage.

La réduction du bruit émis et transmis par les structures en mouvement excitées mécaniquement, aérodynamiquement ou acoustiquement, intéresse de nombreux secteurs industriels tels que l'automobile, l'aéronautique et la marine. Les mécanismes physiques qui régissent le comportement vibra-acoustique de structures se déplaçant dans des écoulements font cependant intervenir des mécanismes de couplage fluide-structure très complexes et difficiles à modéliser, notamment dans le cas d'excitations par couches limites turbulentes. Les structures courantes en mouvement, peuvent être souvent modélisées par des systèmes constitués par une structure vibrante, couplée à une cavité. Dans ce travail, on propose une formulation pour estimer l'influence d'un écoulement uniforme sur la réponse vibra-acoustique basses fréquences d'un système particulier: une plaque bafflée, encastrée, immergée dans un écoulement uniforme et couplée à une cavité et excitée mécaniquement, acoustiquement ou par une couche limite turbulente. Les originalités de cette étude sont multiples: prise en compte des effets liés au mouvement du fluide extérieur à la cavité, caractère inédit de la formulation intégrale prenant en compte l'écoulement, caractère général de la formulation, basée sur une méthode mixte éléments finis-éléments de frontières, permettant le traitement de plaques et de cavités de formes quelconques (pourvu que la cavité comporte une face plane), mise en évidence des effets de l'écoulement uniforme en termes de masse, d'amortissement et de raideur ajoutés, et enfin puissance des algorithmes intervenant dans l'implantation numérique de la formulation. Les résultats montrent que l'écoulement a des effets sensibles pour des vitesses d'écoulement importantes lorsque le fluide convecteur est de l'air (Mach supérieur à 0.4), et relativement faibles lorsque le fluide convecteur est de l'eau (vitesse supérieure à quelques m/ s). L'ampleur des changements dans les niveaux des indicateurs dépend aussi du type d'excitation.

L'ambiance acoustique est un élément de plus en plus important dans l'appréciation du confort d'une automobile. Les sources de bruit sont nombreuses, mais elles sont cependant souvent masquées par des sources dominantes comme celle de la boîte de vitesses, qu'il est nécessaire de traiter en priorité. Les recherches entreprises dans ce cadre ont donc une retombée industrielle importante. Notre travail de recherche s'est penché sur un aspect encore peu connu du phénomène lié à la complexité de la surface rayonnante de ce type de structure ; deux types de nervures ont été étudiées les bossages et les ailettes. Le mémoire se compose de deux grandes parties : La première concerne l'étude du comportement vibro-acoustique des plaques nervurées, tant expérimentale que numérique. La comparaison des résultats a permis de valider les méthodes de calcul et d'isoler les différents paramètres physiques qui interviennent dans le comportement vibro-acoustique des plaques nervurées. La deuxième partie concerne l'étude numérique et expérimentale du comportement vibro-acoustique des boîtes nervurées, l'objectif principal est l'analyse de l'effet des nervures qui se trouvent à l'intérieur de la boîte par rapport à celles qui se trouvent à l'extérieur. D'autres résultats numériques ont été présentés concernant, d'une part l'effet des nervures sur le facteur de rayonnement d'une boîte et d'autre part l'influence d'une nervure positionnée sur une face par rapport aux autres faces de la boite.

DANS LE DOMAINE DES TRANSPORTS, LA NECESSITE DE SE CONFORMER A DES NORMES ACOUSTIQUES SANS CESSE PLUS SEVERES ET L'ACCESSION DE LA NOTION DE CONFORT ACOUSTIQUE AU RANG DE CRITERE ESSENTIEL DE QUALITE DU PRODUIT, ONT CONDUIT LES INDUSTRIELS A S'INTERESSER AU DEVELOPPEMENT DE MODELES PREDICTIFS DU COMPORTEMENT VIBROACOUSTIQUE DES VEHICULES, ENCORE TRES MAL COMPRIS. IL EST AINSI APPARU NECESSAIRE D'ENGAGER DES RECHERCHES SUR LE COMPORTEMENT VIBROACOUSTIQUE DE GRANDES STRUCTURES COMPLEXES EN MOUVEMENT DANS UN FLUIDE LEGER INFINI. NOTRE TRAVAIL S'INSCRIT PLUS PARTICULIEREMENT DANS LE DOMAINE BASSES FREQUENCES POUR LEQUEL LES SOLLICITATIONS SURVENANT A GRANDE VITESSE SONT PRINCIPALEMENT D'ORIGINE AEROACOUSTIQUE. L'OBJECTIF EST DE PROPOSER UNE NOUVELLE APPROCHE, BASEE SUR LA COMPREHENSION PHYSIQUE DES PRINCIPAUX PHENOMENES GENERATEURS DU BRUIT INTERNE, ET QUI SE POSITIONNE COMME UNE ALTERNATIVE AUX METHODES DE DISCRETISATION POUR DES ETUDES AVANT-PROJET. LA METHODE RETENUE EST UNE METHODE MIXTE SIMPLIFIEE ALLIANT THEORIE ET EXPERIENCE: S'APPUYANT SUR DES CONNAISSANCES EXPERIMENTALES POUR DIMINUER LA COMPLEXITE DU SYSTEME, LA MODELISATION REPOSE SUR UNE APPROCHE ANALYTIQUE INTEGRO-MODALE ASSOCIEE UNE TECHNIQUE DE RAYLEIGH-RITZ. DEVELOPPEE D'ABORD DANS LE CADRE GENERAL DE STRUCTURES MINCES QUELCONQUES, L'APPROCHE EST ILLUSTREE DANS UN SECOND TEMPS SUR UN SYSTEME PARALLELIPIPEDIQUE CONSTITUE DE PLAQUES PLANES ORTHOTROPES. L'UNE DES PRINCIPALES ORIGINALITES DE NOTRE ETUDE CONSISTE A ENVISAGER LA TRANSMISSION ACOUSTIQUE DE STRUCTURES HETEROGENES SOUMISES A DES EXCITATIONS AEROACOUSTIQUES. NOUS ABOUTISSONS ALORS A LA DEFINITION D'UN OUTIL NUMERIQUE SOUPLE CAPABLE DE DETERMINER LES MODES ET CHEMINS DE TRANSMISSION PRIVILEGIES DU BRUIT, AMELIORANT AINSI NOTRE CONNAISSANCE DE CES SYSTEMES ET AUTORISANT DE SURCROIT DES ACTIONS VISANT A REDUIRE LES NIVEAUX SONORES SUBIS PAR LES PASSAGERS. UNE APPLICATION SPECIFIQUE EST REALISEE SUR LE CAS DU T.G.V. DUPLEX, DANS LE CADRE D'UNE COLLABORATION AVEC LA SNCF SUR UN PROJET D'AMELIORATION DU CONFORT ACOUSTIQUE DANS LE DOMAINE 0-500 HERTZ

La première partie de ce mémoire présente des travaux sur la validation expé-rimentale des méthodes de calcul vibroacoustique par éléments finis de frontière (logi¬ciel Rayon) et par synthèse modale, pour une cavité parallélépipédique de dimensions 1,45 x 1,05 x 0,75 m, jusqu'en moyennes fréquences (de 50 à 1000 Hz : plus de 160 modes acoustiques en condition rigide). Un dispositif expérimental a été réalisé à partir de panneaux en béton et d'une plaque élastique en acier (0,75 x 0,22 m, épaisseur 1,5 mm ; 23 modes de 50 à 1000 Hz). Un matériau poreux (mousse de mélamine "Illtec") de 30 mm d'épaisseur appliqué en paroi permet d'amortir les résonances acoustiques. Deux cas de figure sont rete¬nus : absorption faible (une paroi traitée) et absorption forte (5 ou 6 parois traitées). Dans un premier temps, le matériau est modélisé par une condition d'impédance locali¬sée. Trois types d'excitation sont considérés : sources acoustiques en paroi, forces ponctuelles sur la structure et source acoustique externe. Les deux méthodes de calcul sont en très bon accord pour tous les cas étudiés. Pour une paroi traitée, la concordance calcul / essai est bonne de 50 à 1000 Hz. Pour 5 ou 6 parois traitées, le calcul sous-estime l'absorption : le modèle d'impédance localisée est mal adapté à la description d'un matériau mince de faible résistance au flux d'air. Un modèle de type "fluide équivalent" permet l'obtention de meilleurs résultats. La seconde partie est consacrée au contrôle actif du bruit dans la cavité, pour un champ primaire engendré soit par une source en paroi, soit par une source externe. Une stratégie d'optimisation des positions des actuateurs pour le contrôle global est présentée : elle vise la minimisation de l'énergie potentielle acoustique sur la bande de 50 à 1000 Hz, sous pondération A. Sous absorption forte, le contrôle global par sources acoustiques est impossible au-dessus de 400 Hz. L'analyse montre également l'importance à accorder à l'optimisation du nombre et de la position des microphones d'erreur pour le contrôle global. Pour une excitation par transparence, le contrôle par forces ponctuelles sur la paroi flexible s'avère plus efficace que le contrôle par sources acoustiques. La comparaison de synthèses de contrôle actif à partir des fonctions de transfert mesurées et calculées fait apparaître une bonne concordance.

L’objectif de cette thèse est l’étude du bruit propre d’origine hydrodynamique au niveau de l’antenne d’étrave d’un sous-marin pour des fréquences comprises entre 10 Hz et quelques kHz. Dans cette optique, trois problématiques particulières doivent être étudiées : la modélisation du comportement vibro-acoustique des structures en fluide lourd, l’intégration de l’excitation couche limite turbulente (CLT) dans les modèles numériques déterministes et la mesure de la réponse d’une structure sous écoulement turbulent. Le premier chapitre est consacré à la synthèse bibliographique des différentes méthodes existantes pour étudier de tels problèmes. Dans un second chapitre, nous présentons la méthode PTF (Patch Transfer Functions), qui est une approche par sous-structuration de domaines permettant l’étude des problèmes vibro-acoustiques en basses et moyennes fréquences. Cette méthode n’ayant été appliquée qu’en fluide léger, l’un des enjeux de ce chapitre est d’étudier son applicabilité en fluide lourd et de mettre en lumière d’éventuels points de blocage. Nous montrons ainsi que des problèmes de convergence de la méthode apparaissent en fluide lourd. Pour pallier ces difficultés, nous présentons, dans le troisième chapitre, deux stratégies de calcul permettant d’accélérer la convergence globale de la méthode. Le quatrième chapitre propose une application de la méthode PTF pour caractériser la réponse vibro-acoustique en fluide lourd d’une structure soumise à une CLT et couplée à un milieu fluide extérieur et à une cavité acoustique, encombrée par des structures déformables. Pour traiter ce problème, nous complétons, tout d’abord, le modèle PTF par l’introduction de l’excitation CLT dans les modèles déterministes, à partir d’une décomposition de l’interspectre des fluctuations de pression pariétale sur une base d’ondes planes décorrélées. Nous présentons, ensuite, le calcul de l’impédance de rayonnement par pavé pour des surfaces de couplage de géométrie quelconque, ainsi qu’un modèle d’encombrement permettant, à partir de considérations physiques, de tenir compte simplement de la complexité structurale de structures encombrant une cavité acoustique. Cette application nous permet de montrer que l’influence de l’encombrement des cavités sur la réponse vibro-acoustique du système ne peut pas être négligée, lorsque l’on s’intéresse à l’étude du bruit hydrodynamique au niveau d’une antenne d’étrave de sous-marin. Dans le cinquième chapitre, nous développons une technique expérimentale permettant de caractériser le comportement des structures sous écoulement turbulent. Cette technique est basée sur la décomposition en ondes planes décorrélées présentée au chapitre 4 et nécessite la génération de champs de pression pariétale correspondant à ceux que l’on obtiendrait à partir d’ondes propagatives et évanescentes pour tenir compte des caractéristiques spectrales de la CLT. Pour cela, nous utilisons une antenne de monopôles acoustiques, dont nous déterminons numériquement les principaux paramètres (taille, nombre de monopôles et distance antenne paroi). Le nombre de monopôles augmentant avec la fréquence, la mise en œuvre de cette méthode peut s’avérer délicate. Pour contourner cette difficulté, nous présentons le principe de l’antenne synthétique, dont la validation expérimentale est étudiée dans le dernier chapitre