Étude, modélisation et optimisation des propriétés acoustiques des coffres de volets roulants
L'isolation acoustique des bâtiments constitue un enjeu majeur, en particulier en milieu urbain où les nuisances sonores sont de plus en plus fréquentes. Parmi les éléments de façade, les coffres de volets roulants représentent une faiblesse notable, notamment pour les basses fréquences. L'évaluation expérimentale de leurs performances acoustiques s'avère coûteuse, tant en temps qu'en ressources financières, du fait de la fabrication de prototypes et de la mobilisation de moyens de mesure spécialisés. Ces essais présentent également des problèmes de reproductibilité entre laboratoires, et restent peu adaptés à l'étude d'un grand nombre de configurations.
Pour pallier ces limites, cette thèse propose une approche numérique visant à modéliser et optimiser l'isolation acoustique des coffres de volets roulants. L'objectif est de développer des outils prédictifs fiables, capables d'analyser l'influence des matériaux et des géométries, tout en facilitant l'exploration de multiples scénarios sans recourir systématiquement à l'expérimentation.
La démarche repose sur une modélisation hybride : la méthode des éléments finis couplée à celle des éléments infinis est utilisée pour les basses fréquences, tandis que la méthode des matrices de transfert finies est employée pour les moyennes et hautes fréquences. Une analyse de sensibilité globale, reposant sur les méthodes de Morris et de Sobol, permet d'identifier les paramètres les plus influents sur la transmission acoustique du coffre. Afin de réduire les coûts de calcul liés à l'évaluation des indices de Sobol, des métamodèles sont introduits. Le krigeage par chaos polynomial a été retenu pour sa précision.
L'optimisation de l'isolation acoustique du coffre est abordée via l'amélioration des propriétés acoustiques de la mousse de polyuréthane intégrée au coffre. Un modèle micro-macro relie les caractéristiques microstructurales de la mousse, comme la géométrie des pores, à ses propriétés acoustiques macroscopiques, comme la résistivité. Un algorithme génétique permet alors de déterminer les configurations optimales de la microstructure de la mousse, améliorant ainsi les performances acoustiques du coffre. Ce travail, soutenu par le CODIFAB, s'inscrit dans la continuité des recherches sur l'acoustique des fenêtres et des entrées d'air, et vise à fournir aux industriels des outils d'aide à la conception pour le développement de solutions acoustiquement performantes.