Vibrations et Acoustique

Positionnement

L'industrie des transports cherche à améliorer la qualité acoustique et vibratoire des habitacles et à réduire les nuisances sonores dans l'environnement et à fiabiliser les systèmes. L'équipe de recherche Vibrations et Acoustique a pour objectif de répondre à cette évolution. Elle mène des activités de recherche en partenariat avec les entreprises et développe la formation dans ce domaine.

Cette équipe est basée à Levallois-Perret.

Membres de l'équipe

Philippe CUVELIER - Enseignant Chercheur (Responsable équipe)
Tél. : +33 (0)1 41 27 37 22
Fax : +33 (0)1 41 27 37 42
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Samir ASSAF - Enseignant Chercheur
Tél. : +33 (0)1 41 27 37 18
Fax : +33 (0)1 41 27 37 42
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Pierre-Emmanuel MANGIN - Enseignant Chercheur
Tél. : +33 (0)1 41 27 37 24
Fax : +33 (0)1 41 27 37 42
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Selmen NAIMI - Doctorant (thèse en cours)
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Domaines d'expertise

L'équipe Vibrations et Acoustique, par l'expérience acquise dans la réalisation de projets de R&D menés dans les domaines du transport, a développé une expertise dans :

la mesure et l'analyse des signaux
la modélisation et la simulation du comportement vibratoire des systèmes embarqués
la recherche de solutions technologiques garantissant la protection et la fiabilité des systèmes embarqués

Axes de recherche

Axe 1 : Modélisation / Simulation en vibration et/ou acoustique du véhicule et recherche de solution technologique pour la protection des équipements embarqués

Dans le domaine de la modélisation 3D, le laboratoire a développé, avec l'appui du constructeur automobile PSA, une démarche théorique permettant d'accélérer les convergences et la prise en compte des conditions aux limites des modèles à base d'éléments finis. Une extension de cette même méthode a pu être utilisée pour améliorer les méthodes de réduction de modèles.
Des modèles éléments finis sont aussi développés pour prévoir le comportement vibratoire et/ou acoustique des structures partiellement ou entièrement recouvertes de matériaux viscoélastiques amortissant. Ils sont utilisés pour optimiser les paramètres géométriques et matériaux afin d'atteindre l'amortissement souhaité des structures avec un minimum de masse additionnelle. Ces modèles prennent en compte la variation des propriétés mécaniques avec la température et la fréquence, ce qui est nécessaire pour trouver le meilleur matériau adapté aux contraintes environnementales.
Le laboratoire a développé une expertise dans la modélisation 0/1D, notamment en dynamique des structures, permettant la mise en oeuvre de procédure d'optimisation de manière rapide et efficace par l'utilisation de modèle paramétrable.
Parallèlement, nous avons été amenés à développer une expertise sur la qualification dynamique des matériaux antivibratils, sur la fiabilité notamment de la connectique des systèmes mécatroniques embarqués, sur l'analyse et la conception de moyens de protection des équipements véhicules.

Axe 2 : Mesure vibratoire et acoustique / Traitement des signaux / Mesures sur les systèmes embarqués et mise en oeuvre de dispositifs expérimentaux

Depuis sa création, le laboratoire s'est appuyé sur une forte composante expérimentale permettant la validation des démarches de simulations 0D à 3D et permettant une appropriation du réel avant toute démarche de modélisation. La phase expérimentale nous apparaît fondamentale dans la compréhension fine des phénomènes physiques avant toute modélisation.
De plus, cette composante expérimentale nous a permis de développer et d'enrichir le champ des moyens expérimentaux. Nous avons, dans ce cadre, réalisé la qualification dynamique expérimentale de systèmes antivibratils, caractérisé dynamiquement le comportement de matériaux viscoélastiques, étudié et proposé des modélisations de systèmes antivibratils à câbles participant à la protection d'équipements électroniques embarqués, réalisé un banc de test aidant à la compréhension des phénomènes vibratoires intervenant au niveau de la connectique des électroniques embarquées et réalisé un certain nombre de campagnes de mesures embarquées (accélération, pression acoustique) sur véhicule.

Axe 3 : Acoustique en milieu guidé en présence de singularités

Nous avons développé un savoir-faire sur la modélisation, la simulation et l'expérimentation des guides d'ondes utilisés dans l'acoustique moteur véhicule : admission, échappement, conduits de soufflantes, climatisation et refroidissement.
Nous avons, dans ce cadre, proposé des solutions technologiques permettant la réduction des nuisances sonores à l'admission moteur thermique automobile et la diminution du bruit de bouche sur motrice diesel.

Thématiques nouvelles

Les enjeux dus au développement du véhicule décarbonné / communiquant demandent de développer de la méthodologie et de nouvelles technologies permettant d'obtenir une optimisation spatiale à faible coût des nouvelles motorisations décarbonées en intégrant des contraintes environnementales fortes.
La contrainte spatiale oblige à regrouper, au sein d'un même système, des technologies qui jadis étaient séparées pour former ce que l'on appelle un système mécatronique. Ces systèmes mécatroniques devront répondre aussi à des exigences de robustesse et de fiabilité et ceux dans un environnement sévérisé d'un point de vue thermique et vibratoire.
Ces nouvelles exigences nous amènent à repenser complètement les véhicules décarbonés de demain, d'où le besoin de développer de nouveaux modèles / des bibliothèques de modèles permettant de réaliser cette optimisation multi-physique sous contrainte forte de fiabilité.
Ces développements vont demander une meilleure connaissance des champs de contraintes apportés par l'environnement thermique et vibratoire sur les systèmes mécatroniques et machines tournantes. Ceci va obligatoirement passer, notamment dans un premier temps, par une phase expérimentale forte permettant de quantifier ces contraintes au sein des modèles.
Dans une deuxième phase, il va nous falloir instancier et valider les modèles développés dans une démarche de corrélation calculs / essais.
Et enfin, dans la remontée du cycle en V, une phase de validation réalisée sur des systèmes complets devra être mise en oeuvre.
Toutes ces phases demandent de l'expertise dans différents domaines, à savoir dans l'expérimentation, dans la modélisation multi-physique 0D à 3D, dans l'ingénierie système et dans l'optimisation.
Le laboratoire VA, fort de son expérience dans ces différents domaines, se positionne dans le développement de ces nouvelles technologies optimisées pour un environnement sévérisé restreint.

Equipements

Moyens expérimentaux

Banc de vibration comportant un vibrateur électrodynamique de 22.2 KN (3000 Hz) piloté en boucle fermé, relié à une table vibrante ou à un massif sismique permettant d'étudier le comportement en fonctionnement quasi réel des organes véhicules embarqués
Systèmes d'acquisition multivoies (64 voies, 16 voies), nous permettant d'acquérir et analyser les différents signaux issus des différents capteurs (pression, accéléromètres et forces) instrumentant les dispositifs expérimentaux des différents équipements testés.
Chambre semi-anéchoïque + Robot 3 axes
Vélocimétrie laser à balayage avec unité close-up
Exploration des champs de vibrations par antennerie acoustique
De nombreux outils logiciels ont été développés pour le post traitement des essais afin de faciliter la compréhension des phénomènes physiques liés aux vibrations
Analyseur Mécanique Dynamique pour caractériser les propriétés viscoélastiques des matériaux polymères, élastomères et composites
Machine de fatigue ElectoPuls de traction / compression capacité 3kN
Banc d'essai quatre microphones pour la caractérisation des dispositifs acoustiques avec ou sans écoulement
Banc de caractérisation des matériaux acoustiques et des impédances acoustiques

Moyens numériques

Le laboratoire utilise pour ses travaux de recherche, ainsi que pour ses activités pédagogiques, des logiciels industriels :