Periodic and locally resonant waveguides for vibration control in an industrial context - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Periodic and locally resonant waveguides for vibration control in an industrial context

Conduits périodiques et localement résonants pour le contrôle des ondes vibratoires en contexte industriel

Résumé

The control of structural vibrations is a recurrent topic in industry. The automotive industry is no exception, as vibration and acoustic comfort are not only a selling point but also a legislative constraint. An automobile, whether thermally or electrically driven, has to deal with significant vibration problems. The system can be represented by three elements: a vibration source (e.g., engine or pump), a waveguide (e.g., fuel line, power cable), and a radiating element (e.g., firewall or fuel rail). In this work, the focus is on the waveguide and how to transform it so that it prevents source vibrations from reaching the radiating element. This work explores the effects of vibration attenuation and absorption enabled by the design of a phononic crystal based multi-wave vibration filter and the design of local resonator based 1D multi-wave vibration filters and absorbers. Phononic crystals are used to achieve filtering effects with band gap achievement. Local resonators are used to obtain attenuation or vibration absorption effects. The applicative potential of this type of system in the automotive context is then discussed around the effects related to the curvature of a waveguide, its coupling with a radiating plate and finally the influence of a heavy fluid in a periodic waveguide.Through this thesis, analytical models, numerical simulations and experiments are used to validate the physical behavior of the presented systems. This allows to propose designs to control the vibratory propagation in a waveguide.
La maîtrise des vibrations structurelles est un sujet récurrent dans l'industrie. Le contexte de l'industrie automobile ne fait pas exception, car les vibrations et le confort acoustique ne sont pas seulement un argument de vente mais aussi une contrainte législative. Une automobile, qu'elle soit à propulsion thermique ou électrique, doit faire face à d'importants problèmes de vibrations.Le système peut être représenté par trois éléments : une source de vibrations (par exemple, un moteur ou une pompe), un guide d'ondes (une conduite de carburant, un câble d'alimentation) et un élément rayonnant (une cloison pare-feu, une rail d'injection). Dans ce travail, l'accent est mis sur le guide d'ondes et sur la manière de le transformer pour qu'il empêche les vibrations de la source d'atteindre l'élément rayonnant. Ce travail explore les effets de l'atténuation et de l'absorption des vibrations permises par la conception d'un filtre de vibrations multi-ondes basé sur un cristal phononique et la conception de filtres et d'absorbeurs de vibrations multi-ondes 1D basés sur des résonateurs locaux. Les cristaux phononiques permettent d'obtenir des effets de filtrage avec l'obtention de la bande interdite. Les résonateurs locaux sont utilisés pour obtenir des effets d'atténuation ou d'absorption vibratoire. Le potentiel applicatif de ce type de système dans le contexte automobile est ensuite discuté autour des effets liés à la courbure d'un guide d'ondes, à son couplage avec une plaque rayonnante et enfin à l'influence d'un fluide lourd dans un guide d'ondes périodique. A travers cette thèse, des modèles analytiques, des simulations numériques et des expériences sont utilisés pour valider le comportement physique des systèmes présentés. Ceci permet de proposer des conceptions pour contrôler la propagation vibratoire dans un guide d'ondes.
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2021LEMA1043.pdf (19.62 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03524415 , version 1 (13-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03524415 , version 1

Citer

Jules Plisson. Periodic and locally resonant waveguides for vibration control in an industrial context. Acoustics [physics.class-ph]. Le Mans Université, 2021. English. ⟨NNT : 2021LEMA1043⟩. ⟨tel-03524415⟩
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