Modélisation du comportement vibratoire de structures métalliques remplies de matériau viscoélastique

La signature accoustique des navires et des sous-marins provient, pour une large part, des vibrations structurelles induites par les équipements internes ou l'écoulement. L'optimisation accoustique des structures navales repose donc sur la minimisation des vibrations alors que d'autres contraintes d'architecture plus globales incitent à une réduction de masse. Une des voies de recherche pour atteindre ce double objectif consiste à évider les structures et à les remplir d'un matériau moins dense capable d'amortir les vibrations. L'objectif de la thèse est d'évaluer quantitativement et de justifier le gain de performance vibro-acoustique apporté par certains matériaux de remplissage.

Une solution pour quantifier l'impact d'un matériau de remplissage sur l'amortissement vibratoire est d'étudier les caractéristiques modales de la structure remplie. Cependant le comportement viscoélastique des matériaux utilisés induit une dépendance en fréquence qui complexifie la résolution du problème aux valeurs propres.

Des méthodes numériques sont donc implémentées et comparées et se distinguent en deux catégories. Les approches directes permettent de tracer des fonctions de réponses en fréquences à partir desquelles il est possible de déterminer les caractéristiques modales de la structure. Les approches modales permettent, quant à elles, de calculer directement les propriétés modales de la structure amortie, par calcul de pseudo-modes ou de modes complexes. Les caractéristiques modales issues des calculs sont comparées à des résultats expérimentaux afin de valider la modélisation du matériau de remplissage. Les modèles pourront ensuite être utilisés pour faire de l'identification inverse ou de l'optimisation des propriétés matériaux.