Conception de filtres vibratoires multi-ondes
Résumé
Dans nombre de problématiques de vibro-acoustique automobile, une source vibratoire solidienne (composant de motorisation ou équipement interne tel qu’une pompe) donne lieu à des phénomènes de propagation et de transmission vers des organes qualifiés de récepteurs, susceptibles d’induire un rayonnement acoustique gênant. Ce travail se concentre sur la possibilité d’utiliser les organes mécaniques jouant le rôle de transmetteurs pour filtrer ces vibrations avant leur possible rayonnement. Il s’agit de concevoir des filtres vibratoires "totaux" consistant en des guides d’ondes élastiques dont l’architecture permet d’atténuer simultanément les ondes longitudinales, de flexion et de torsion dans une même bande de fréquence. Une première architecture consiste en une organisation périodique bi-matériau de sorte à obtenir un cristal phononique possédant des bandes d’arrêt superposées pour les ondes longitudinales, de flexion et de torsion. La bande d’arrêt est appelée bande absolue et caractérise un filtre multi-ondes, paramétrable. Le diagramme de dispersion du guide d’ondes périodique est modélisé par un modèle semi-analytique basé sur le théorème de Floquet-Bloch et la prise en compte des mécanismes dissipatifs. Ce modèle, peu couteux en temps de calcul est utilisé pour dans une procédure d’optimisation numérique pour atteindre un gabarit de filtre cible. Une réalisation expérimentale démontre la faisabilité pratique d’un filtre multi-ondes à bande absolue. Une deuxième architecture consiste en l’utilisation de résonateurs locaux réalisés au moyen de bagues massiques couplées au guide d’onde via une couche annulaire élastique. Les différents modes de corps rigide mettent en jeu des mouvements permettant un couplage avec les différents types d’ondes d’intérêt. Plusieurs résonateurs peuvent alors être accordés en fréquence de façon à contrôler simultanément les différents types d’ondes. L’utilisation de cette architecture à des fins de contrôle de la transmission le long d’un guide ou d’absorption à l’extrémité d’un guide est étudiée numériquement et expérimentalement. La discussion sur ces stratégies de contrôle vibratoire est menée au moyen d’illustrations numériques représentatives du contexte d’application automobile.