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UNIVERSITEDEPROVENCE(AIX-MARSEILLEI)TH`ESEpourobtenirlegradedeDOCTEURDELUNIVERSITEAIX-MARSEILLEIDiscipline :ACOUSTIQUEpresenteeetsoutenuepubliquementparRomainBelletle19octobre2010VERSUNENOUVELLETECHNIQUEDECONTROLEPASSIFDUBRUIT:ABSORBEURDYNAMIQUENONLINEAIREETPOMPAGEENERGETIQUEDirecteuretCodirecteurdeth`ese :BrunoCochelinetPierre-OlivierMatteiJuryPresident MrClaude-Henri Lamarque Professeur,ENTPELyonRapporteurs MrBertrandDubus Directeurderecherche,IEMNLilleMrGaetanKerschen Professeur,UniversitedeLi`egeExaminateurs MrUlfKristiansen Professeur,NorwegianInstituteofTechnologyMrAlainPocheau Professeur,UniversitedeProvence-IRPHEMrBrunoCochelin Professeur,CentraleMarseille-LMAMrPierre-OlivierMattei ChargederechercheHDR,LMAInvites MrZoranDimitrijevic IngenieurPSAMrPhilippeHerzog Directeurderecherche,LMAtel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010UNIVERSITEDEPROVENCE(AIX-MARSEILLEI)TH`ESEpourobtenirlegradedeDOCTEURDELUNIVERSITEAIX-MARSEILLEIDiscipline :ACOUSTIQUEpresenteeetsoutenuepubliquementparRomainBelletle19octobre2010VERSUNENOUVELLETECHNIQUEDECONTROLEPASSIFDUBRUIT:ABSORBEURDYNAMIQUENONLINEAIREETPOMPAGEENERGETIQUEDirecteuretCodirecteurdeth`ese :BrunoCochelinetPierre-OlivierMatteiJuryPresident MrClaude-Henri Lamarque Professeur,ENTPELyonRapporteurs MrBertrandDubus Directeurderecherche,IEMNLilleMrGaetanKerschen Professeur,UniversitedeLi`egeExaminateurs MrUlfKristiansen Professeur,NorwegianInstituteofTechnologyMrAlainPocheau Professeur,UniversitedeProvence-IRPHEMrBrunoCochelin Professeur,CentraleMarseille-LMAMrPierre-OlivierMattei ChargederechercheHDR,LMAInvites MrZoranDimitrijevic IngenieurPSAMrPhilippeHerzog Directeurderecherche,LMAtel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010RemerciementsMarquantlandunelongueaventuretr`espersonnellemaisloindetresolitaire,jetiensainsi`aremerciericilesnombreusespersonnesquimontaide`aleurmani`ere`alaccomplissementdecetravail.Merci tout dabord`aBertrandDubus et GaetanKerschendavoir si rapidement acceptedetrerapporteursdemath`eseet`aClaude-Henri Lamarquedavoiracceptedepresidermonjury. Merci aussi `a Ulf Kristiansen, Alain Pocheau et Zoran Dimitrijevic davoir bien voulu fairepartiedemonjury.Jeremerciesinc`erementmondirecteurdeth`eseBrunoCochelindemavoirpermisdetra-vailler avec lui sur ce sujet si motivant. Merci de mavoir laisse mener cette th`ese avec autant deliberte, jai eubeaucoupdeplaisir`atravailleravectoi. Merci `amesencadrantsPierre-OlivierMattei etPhilippeHerzogpourleurdisponibilitesansfaille, leurcuriositeetpourleslonguesdiscussions, scientiquesounon. Merci enn`aSergioBellizzi qui, sansfairepartiedemesen-cadrants,atoujourseteparticuli`erementinteresseparmestravauxetavecquijaipeutetreleplus echange.Jai eu la chance de pouvoir eectuer deux sejours dans dautres laboratoires an dapprendredestechniquesdontnousnetionspasspecialistesauLMA.JeremerciedoncGaetanKerschenetsesdoctorantsRegisViguieetMaximePeetersdemavoirsibienaccueilli`aLi`egeetClaude-HenriLamarque,StephanePernotetEmmanuelGourdondavoirfaitdememe`aLyon.Merci `aZoranDimitrijevicdemavoirpermisdeectuer, ` alandemath`ese, cecontratportant sur uneapplicationindustrielledemes travaux, pour sagentillesseet pour linteretglobalporte`acetravail.Mercisurtoutdemavoirproposeunpost-doc.Memesicelui-cineseferapasavecmoi,jesp`erequeleprojetpourraaboutir`adimportantsresultats.Quesesoitpourlamiseenplacedexperiences,lafabricationdepi`ecesoularesolutiondeprobl`emes informatiques, jetiens `aremercier les techniciens et ingenieurs FredericDerivaux,StephanDevic, StephaneLejeunes, FredericMazerolleet CedricPinh`edepour leur precieuseaide,leurdisponibiliteetleurenthousiasme.Merci `a mes compagnons de bureau Bastien et Fran cois pour les moments partages, des plusstudieuxauxplusarroses...etmerciauxdoctorantsS2Mpourlespausescafesisportives.Ennetsurtout, jeremerciemafamillepourleuraideetleursoutienconstants, enayantune pensee emue pour mes grands-p`eres. Merci Doris pour ta patience, tous ces eorts pour moi,etpournosbellesexperiencesdecapturederesonance.tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010SommaireSommaire 1Introductiongenerale 51 Uneexperiencenumerique 91.1 Premiercas:unsyst`emelineairecouple`aunoscillateurlineairequelconque . . . 101.2 Secondcas:unsyst`emelineairecouple`aunoscillateurlineaireaccorde . . . . . 111.3 Troisi`eme cas : un syst`eme lineaire couple `a un oscillateur lineaire accorde et amorti 111.4 Transitionversloscillateurnonlineaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.5 Quatri`emecas:unsyst`emelineairecouple`aunoscillateurnonlineaire . . . . . 142 Lecontr oledesvibrationsetdubruit 172.1 Techniquesdecontroledesvibrationseningenieriemecanique. . . . . . . . . . . 182.1.1 Syst`emespassifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.1.2 Syst`emesactifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.1.3 Controledesvibrationsgr ace`aunabsorbeurnonlineaire . . . . . . . . . 212.2 Techniquesdecontroledubruit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2.1 Lesmateriauxabsorbants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.2.2 Labsorbeurdynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.2.3 Lecontroleactif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 Etude dun oscillateur vibroacoustique non lineaire : la membrane viscoelastiquecirculaire 273.1 Modelisationdelamembrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2 Caracterisationexperimentaledemembranes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.2.1 Mesuredesparam`etresphysiquesdesmembranes . . . . . . . . . . . . . . 313.2.2 Caracterisationdelaraideurdesmembranes . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Couplagedelamembraneavecunmilieuacoustique 374.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.2 Realisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.3 Modelisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.3.1 Leclassiquesyst`ememecanique`adeuxdegresdeliberte. . . . . . . . . . 394.3.2 Letube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.3.3 Labotedecouplage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.3.4 Lasourcesonore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414.3.5 Lesyst`eme`adeuxdegresdelibertenal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.3.6 Modesnonlineaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431tel-00544719, version 1 - 9 Dec 20105 Lepompage energetique:principauxresultatsexperimentauxetnumeriques 475.1 Lesdierentsregimesobservessousexcitationsinusodale . . . . . . . . . . . . . 485.1.1 Conguration1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485.1.2 Conguration2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2 Oscillationslibres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.2.1 Signauxtemporels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.2.2 Evolutiondelenergiedusyst`eme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715.2.3 Diagrammestemps-frequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 715.2.4 Diagrammesfrequence-energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 725.2.5 Comparaisonentreresultatsexperimentauxetnumeriques. . . . . . . . . 735.2.6 Dissipationdanslamembrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735.3 Reponsesfrequentielles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845.3.1 Dierentstypesdereponsesfrequentielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846 Analyseparametrique 916.1 Rayondelamembrane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926.2 Epaisseurdelamembrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 936.3 Amortissementdelamembrane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 946.4 Tensiondelamembrane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 976.5 Longueurdutube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997 Utilisationdeplusieursmembranesenparall`ele 1037.1 Montageexperimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.2 Regimessousexcitationsinusodale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.3 Oscillationslibres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.4 Reponsesfrequentielles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1087.5 Utilisationdumod`ele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1128 Extensionversdautresmilieuxacoustiques 1178.1 Couplageavecunecaviteacoustiqueparallelepipedique . . . . . . . . . . . . . . . 1188.2 UtilisationdulogicieldecalculnumeriqueABAQUS . . . . . . . . . . . . . . . . 1229 Procedeet dispositif dattenuationdesbruits debouchedunmoteurther-mique. 1279.1 Etudetheoriquepreliminaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1289.2 Contenudubrevet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1289.2.1 Procede et dispositif dattenuation des bruits de bouche dun moteur ther-mique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1289.2.2 Revendications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1329.2.3 Abrege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1339.3 Vericationexperimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1369.3.1 Ledispositifexperimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1369.3.2 Resultatsexperimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Conclusiongenerale 153Annexes 155tel-00544719, version 1 - 9 Dec 2010AComparaisonsentremesuresetsimulationsenoscillat