ANALYSE DU PHENOMENE DE RAYONNEMENT PAR DES ASSEMBLAGES DE PLAQUES, STRUCTURE TYPIQUE DU BATIMENT ET DES CAPOTS DE MACHINE

DANS L'OBJECTIF D'OPTIMISER LES CALCULS DE RAYONNEMENT ACOUSTIQUE DE STRUCTURE DE TYPE CARTER, A L'AIDE DE METHODES ELEMENTS FRONTIERE, LE ROLE ACOUSTIQUE DES NERVURES, AINSI QUE LA NECESSITE DE LES MODELISER, ONT ETE ETUDIES. UNE PREMIERE ETUDE SUCCINCTE DU RAYONNEMENT D'UN CARTER DE BOITE DE VITESSES AUTOMOBILE A MONTRE QUE LES NERVURES POUVAIENT AVOIR UN ROLE ACOUSTIQUE NON NEGLIGEABLE. L'ETUDE A DONC ETE POURSUIVIE SUR DES PLAQUES PLANES NERVUREES PERMETTANT D'ISOLER LES DIFFERENTS PARAMETRES QUI ENTRENT EN JEU. LE ROLE ACOUSTIQUE DES NERVURES EST DIVISE EN TROIS PHENOMENES PHYSIQUES DISTINCTS : L'EFFET VIBRATOIRE, L'EFFET SOURCE ET L'EFFET D'OBSTACLE. UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE A MONTRE QUE L'EFFET VIBRATOIRE EST AUJOURD'HUI BIEN CONNU ET MAITRISE, CE QUI N'EST PAS LE CAS DES DEUX AUTRES EFFETS, PUREMENT ACOUSTIQUES. POUR CHACUN DE CES EFFETS, UNE DEMARCHE DE VA-ET-VIENT PERMANENT ENTRE ETUDE EXPERIMENTALE, CALCULS NUMERIQUES, CALCULS ANALYTIQUES, A PERMIS D'EXPLIQUER CES PHENOMENES PHYSIQUES ET DE DEFINIR LEUR INFLUENCE SUR LE RAYONNEMENT ACOUSTIQUE D'UNE STRUCTURE. DES CRITERES D'EVALUATION DE CES INFLUENCES ONT ETE PROPOSES ET VALIDES POUR LES PLAQUES NERVUREES, PUIS POUR LE CARTER DE BOITE DE VITESSES.

Les antennes acoustiques de flanc des sous-marins sont sensibles au bruit propre du bâtiment. Les vibrations de la coque du sous-marin engendrent des niveaux de pression acoustique importants sur l'antenne de flanc qui peuvent diminuer sa capacité de détection des sources sonores provenant d'autres bâtiments. Dans cette étude appliquée au bruit d'origine mécanique, nous présentons les résultats des applications de deux méthodes simples de calcul de la pression en champ proche d'une structure en vibration à partir des mesures vibratoires partielles. Une des méthodes est basée sur la décomposition des ondes et l'autre sur une méthode de superposition. Elles peuvent être appliquées à plusieurs problèmes de bruit dans l'air et dans l'eau. Le but de notre travail est de caractériser les effets du bruit mécanique sur les antennes passives de flanc des sous-marins. Nous avons testé ces méthodes sur un montage expérimental consistant d'une antenne sous-marine attachée à une structure qui représentait une partie de la coque d'un sous-marin. Les deux méthodes donnent un bon accord avec les pressions mesurées par les hydrophones de l'antenne. Suite à cette validation expérimentale, les méthodes furent testées sur un exemple analytique. Le comportement vibratoire de la structure en l'occurrence une plaque, est décrit à l'aide du principe d'Hamilton alors que le principe de variation à la surface gouverne le couplage entre le fluide et la structure. La pression en champ proche est calculée par une évaluation numérique de l'intégrale de Kirchoff-Helmholtz. Cette étude a permis de tester les différents paramètres de chaque méthode et peut être intéressante pour la conception d'une antenne acoustique de flanc. La dernière partie du travail consiste en une validation sur des structures multiexcitées dans l'air pour mieux approcher les conditions réelles des sources multiples. Les méthodes donnent toujours des pressions acoustiques acceptables en champ proche même si les forces d'excitation de la structure sont corrélées.

Le rayonnement acoustique d'une structure vibrante est un phénomène complexe et en générale, on ne s'intéresse qu'au champ de pression émis loin de l'objet. Pour une structure plane bafflée finie, l'analyse ondulatoire, montre que seule une partie du champ vibratoire est à l'origine du bruit émis en champ lointain. Pour caractériser ce champ vibratoire à l'origine de la nuisance sonore, nos recherches ont porté sur l'analyse multirésolution en ondelettes (AMRO). Les ondelettes, par leur capacité filtrante dans l'espace des nombres d'ondes, permet l'obtention de sources acoustiques équivalentes. Leurs natures et leurs localisations dépendent alors de la résolution de la reconstruction et de la famille d'ondelettes analysantes. L'application de l'AMRO dans le cadre de rayonnement des modes de plaque, nous a permis de retrouver et de quantifier les notions empiriques de rayonnements par les coins ou par les bords. Sur une plaque soumise à différentes types d'excitations, les sources acoustiques équivalentes obtenues, approchent de manière très satisfaisante la pression rayonnée en champ lointain. Pour une force mécanique ponctuelle, elles sont principalement localisées à la périphérie et au point d'application. Pour une excitation par onde plane, on obtient des lignes de sources suivant l'angle d'incidence. Une expérimentation, sur une structure simple, a permis de valider la pression acoustique rayonnée par les sources équivalentes issues de l'AMRO. Ce travail ouvre des perspectives au contrôle actif du rayonnement acoustique.