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.

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.

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.

CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DE COMPORTEMENT VIBROACOUSTIQUE D'UNE STRUCTURE SOUMISE A DES EXCITATIONS EXTERNES DE NATURE MECANIQUE ET ACOUSTIQUE, ET COUPLEE A UNE CAVITE. LES OBJECTIFS POURSUIVIS SONT, D'UNE PART LA COMPREHENSION DES PHENOMENES IMPORTANTS DU COUPLAGE FLUIDE-STRUCTURE, D'AUTRE PART L'INFLUENCE DES EFFETS DE DISSIPATION (TELS QUE L'AMORTISSEMENT INTERNE DE CHAQUE SOUS-SYSTEME ET L'ABSORPTION DUE AUX MATERIAUX ABSORBANTS PLACES SUR LES PAROIS DE LA CAVITE) SUR LA REPONSE VIBROACOUSTIQUE. LE RECHERCHE DE LOIS DE SIMILITUDE VIBROACOUSTIQUE CONSTITUE UNE AUTRE PARTIE IMPORTANTE DE CE TRAVAIL

Cette étude s’intéresse au comportement vibro-acoustique des machines électriques dédiées à la traction automobile. Dans la littérature, l’étude vibro-acoustique des machines électriques repose généralement sur des formulations analytiques permettant de prédire, à la fois les forces magnétiques radiales d’entrefer à l’origine des déformations du stator, et les propriétés de mise en vibrations et de rayonnement acoustique de celui-ci. La présente contribution s’appuie aussi, dans une première partie, sur un certain nombre de développements analytiques, permettant de comprendre les propriétés des forces magnétiques et du comportement vibro-acoustique d’un stator. Dans un second temps, on utilise cependant des outils numériques de type éléments finis afin d’investiguer plus profondément les caractéristiques des différentes physiques et de leurs couplages. L’impact vibratoire des différentes composantes de l’excitation magnétique, radiales et tangentielles, au stator et au rotor et en fonction du point de fonctionnement sont par exemple clairement établies. On présente une méthodologie permettant de coupler des modèles éléments finis de type 2D magnétique et 3D structure afin de calculer précisément, et compte tenu des différentes voies de passages, les niveaux de vibrations d’origine magnétique d’une structure complexe de groupe moto-propulseur (structure comprenant une machine électrique synchrone à rotor bobinée, un réducteur et différents carters). Cette chaine de calcul couplée, validée expérimentalement sur une montée en régime complète, permettra de dépasser les limitations d’une modélisation analytique traditionnelle et mettra en évidence un certain nombre de phénomènes originaux. Cet outil numérique nous permettra d’investiguer l’impact vibro-acoustique d’un certain nombre de phénomènes physiques complexes comme les excentricités rotoriques, les harmoniques de courants, la composante tangentielle des efforts magnétiques et les vibrations rotoriques. L’étude de ces phénomènes mettra en évidence les variations de comportement vibro-acoustique entre un modèle parfait de machine simple, tel que généralement considéré dans les modélisations analytiques, et le comportement d’une structure complexe réelle. On propose finalement grâce à cet outil, un certain nombre d’optimisations du plan de tôles magnétique de la machine électrique permettant de réduire les niveaux vibro10 acoustique du groupe moto-propulseur. Ces optimisations, validées expérimentalement pour certaines d’entres elles, permettent d’établir qu’il existe des géométries permettant de réduire considérablement les niveaux acoustiques sans impacter les performances électrotechniques de la machine.

Les structures à double paroi sont largement utilisées dans la lutte contre les nuisances sonores et vibratoires en raison de leur supériorité en terme d'isolation acoustique sur les parois simples. Parmi les exemples typiques on peut citer les doubles vitrages, le fuselage des avions, les véhicules, etc. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'étude expérimentale et numérique du comportement vibroacoustique des doubles parois feuilletées. Le système étudié est composé de deux plaques sandwichs à cœur viscoélastique séparées par une cavité remplie d'air. Nous avons développé un modèle éléments finis basé sur une formulation variationnelle impliquant le déplacement en tout point de la structure et la pression acoustique dans la cavité d'air. Due aux propriétés mécaniques complexes du matériau viscoélastique utilisé dans le cœur des panneaux, cette formulation est complexe et dépend de la fréquence. La résolution de ce modèle par les méthodes directes a un coût numérique exorbitant. Nous avons réussi à développer un modèle d'ordre réduit à faible coût numérique capable de prédire la transmission sonore quelque soit le domaine fréquentiel d'étude. Ce modèle, basé sur la méthode de superposition modale, nécessite le calcul des modes découplés solide et acoustique du système. Les modes solides sont les modes réels et non amortis des panneaux sandwich sans charge de pression acoustique à l'interface fluide-structure, tandis que les modes acoustiques sont les modes de la cavité acoustique avec des conditions aux limites de parois rigides à l'interface fluide-structure. Pour valider notre modèle numérique, nous avons réalisé des mesures expérimentales de vitrages simples, feuilletés et doubles selon la norme ISO 140. Cette norme concerne la mesure de l'isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Les comparaisons entre les résultats numériques et expérimentaux montrent une assez bonne corrélation entre les deux approches.