Thesis (M. ARCH.)--McGill University, 1965.

Thèse (M. Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 205-209. Publié aussi en version électronique.

Thèse--Science--Paris IX, 1987. / Bibliogr. p. 156-157.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Physique : Le Mans : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Cette recherche s'intéresse aux thèmes de la fabrication numérique, des coffrages complexes et de l'acoustique architecturale qu’elle interrelie par une approche de recherche-création. Son objectif principal est de mettre au point un processus de conception basé sur un critère de performance acoustique et une technique de fabrication pour le béton qui sera applicable pour la génération de projets futurs. Le premier chapitre recense les principales technologies de fabrication numériques pour la réalisation de coffrages non standard pour le béton. Une méthode à explorer est ensuite sélectionnée : les coffrages en cire fraisés par une découpeuse trois axes, une matière réutilisable qui conséquemment ne produit pas de déchets. Le deuxième chapitre s'intéresse à la génération de ces formes complexes en explorant le potentiel de l'acoustique architecturale couplé aux algorithmes génétiques pour les informer. Les sections suivantes ont pour but de développer une méthodologie pour la création de coffrages en cire, tout en définissant les limites et en validant les avantages de ce mode production. L'objectif est de transposer subséquemment ces particularités dans la création d'un algorithme génétique qui automatise le processus itératif de simulation, d'analyse et de création d'une géométrie acoustique non standard optimale. Pour se faire, cette recherche se poursuit par le moulage de prototypes en béton variés d'après lesquels une méthode de fabrication spécifique à la cire est élaborée. Une série de recommandations pour la modélisation propre à ces coffrages résulte de ces essais physiques. En lien avec ces dernières, des algorithmes génétiques, couplés à une simulation par lancer de rayons, sont définis. Ils génèrent un réflecteur acoustique courbe en béton qui distribue uniformément le son vers une aire déterminée, un élément qui exploite le faible coefficient d'absorption de ce matériau. Ces connaissances sont subséquemment appliquées et informées par l'exécution d'un projet de salle de concert en béton qui est le résultat de cette rétroaction entre théorie, pratique et conception. / This research adresses the themes of digital fabrication, complex formwork and architectural acoustics, which it interrelates through a research by design approach. Its main objective is to develop a design process based on an acoustic performance parameter and a fabrication technique for concrete that will be suitable to generate future projects. The first chapter identifies the main digital manufacturing technologies for the production of non-standard concrete formwork. A method to be explored is then selected: wax formwork milled by a three-axis machine, a reusable material that therefore does not produce waste. The second chapter focuses on the generation of these complex forms by exploring the potential of architectural acoustics coupled with genetic algorithms to inform them. The following sections aim to develop a methodology for the creation of wax formwork, while defining the limits and validating the advantages of this production method. The objective is to subsequently transpose these features into the creation of a genetic algorithm that automates the iterative process of simulation, analysis and creation of an optimal non-standard acoustic geometry. To achieve this, the moulding of various concrete prototypes is performed, according to which a specific wax manufacturing method is developed. A series of specific recommendations for the modelling of these formworks results from these physical tests. Pursuant to the previous findings, genetic algorithms coupled with a simulation by ray tracing are defined. They generate a curved acoustic concrete reflector that distributes sound uniformly to a specific area, an element that exploits the low absorption coefficient of this material. This work is subsequently applied and informed by the execution of a concrete concert hall project that is the result of this feedback between theory, practice and design.

Il y a plus d'un siècle, les conditions de travail ont fortement évolué sous l'influence de l'industrialisation et notamment à partir de nouvelles méthodes de travail du type Tayloriennes. Des bureaux ouverts à l'Action Office des années 50, c'est plus de 60% de la population active qui est concernée aujourd'hui en Europe. L'évolution des réglementations, liée à la prise de conscience collective des effets psychosomatiques des nuisances sonores, entraîne l'implication par les maîtrises d'ouvrages de bureaux d'études acoustiques pour la préconisation et la mise en œuvre dans la construction et la réhabilitation des espaces tertiaires. La rencontre d'acteurs scientifiques et industriels a donné lieu à ce travail de thèse, étudiant la propagation de l'énergie acoustique pour des espaces dont une des dimensions est différente des autres.La méthode se réduit à la conservation du tenseur énergie-impulsion puis à un système d'équations couplées sur l'intensité acoustique et sur la densité d'énergie. C'est un système hyperbolique d'équations linéaires aux dérivés partielles du premier ordre. Une méthode d'intégration sur une à deux dimensions de l'espace permet d'introduire les coefficients d'absorption et de diffusion moyens. Nous introduisons le potentiel d'intensité et nous écrivons le système sous la forme d'une équation hyperbolique linéaire aux dérivées partielles du second ordre impliquant la densité d'énergie, l'intensité acoustique ou le potentiel d'intensité sur une ou deux dimensions. Nous proposons une méthode analytique approchée permettant de vérifier les résultats à une dimension.Pour la conception acoustique des plateaux de bureaux, la modélisation informatique est un outil remarquable souffrant pourtant de limitations restreignant ses applications. Nous résolvons le formalisme introduit dans ce travail par la méthode des différences finies dans le domaine temporel sur une et deux dimensions. Les schémas utilisés sont stables et explicites et peu couteux en mémoires informatiques. Le fait que nous nous intéressions à une variable énergétique permet de considérer un pas de modélisation spatial important - de l'ordre du mètre - et d'accélérer d'autant les calculs.Le partenariat industriel nous a notamment permis d'accéder à des espaces de type plateaux de bureaux. Nous comparons les résultats des modélisations avec des mesures in situ conduites avec un microphone SoundField ST250 permettant l'estimation de la densité d'énergie et de l'intensité acoustique. / More than a century ago, working conditions have evolved under the influence of industrialization and especially of new management methods such as the Taylorism. From Open-Spaces to Action Offices in the 1950s, more than 60 % of the European working population is concerned today. The evolution of regulations, linked to the collective awareness of the psychosomatic effects of noise, has led clients to request the involvement of acoustical consultants for giving recommendations and supervising their implementation in constructions and rehabilitations of office spaces. This is why scientific and industrial stakeholders joined forces for this thesis dedicated to the propagation of sound energy within rooms characterized by one dimension different from the others.The method developed in this thesis reduces the conservation of the energy-stress tensor to a system of coupled equations for the sound intensity and the sound energy density. It is a hyperbolic system of linear, partial differential equations of first order. Integrating this system on one or two space dimensions leads to the introduction of the mean absorption and diffusion coefficients. We then introduce an intensity potential and write the system in the form of a linear hyperbolic equation involving partial derivatives of second order for the energy density, the sound intensity, or the intensity potential in one or two dimensions. We also propose an analytical approximated method to verify the results in one dimension.For the acoustic design of open-space offices, computer modelling is an outstanding tool. Yet limitations restrict its applications. We solve the equations introduced in this work by the finite-difference time-domain method in the one- and two-dimensional cases. We use stable and explicit schemes that require little computer memory. Considering energy variables allows the use of large spatial steps - of the order of the metre - and accelerates the calculations.The industrial partnership notably gave us access to open-space offices. We compare the results of the modelling with in situ measurements carried out with a SoundField ST250 microphone that makes it possible to estimate the sound energy density and the sound intensity.

The scope of this research concerns the passive damping of structural vibrations by the use of viscoelastic layers. It is motivated by the need for efficient numerical tools to deal with the medium frequency behaviour of industrial viscoelastic sandwich products. The sandwich modelling technique is based on the use of an interface element: the two deformable plates are modelled by special plate elements while the intermediate dissipative layer is modelled with interface elements. This interface element is based on the first-order shear deformation theory and assume constant peel and shear stresses in the polymer thickness. This element couples the lower and upper layers without additional degrees of freedom. The partition of unity finite element method (PUFEM) is applied to the development of enriched Mindlin plate elements. The element shape functions are obtained as the product of<p>partition of unity functions with arbitrary chosen enrichment functions. Polynomial enrichment leads to the generation of high-order polynomial shape functions and is therefore similar to a p-FEM technique. Numerical examples illustrate the use of both PUFEM Mindlin plate elements and interface elements for the simulation of viscoelastic sandwich structures. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In the global framework of improving vibro-acoustic numerical prediction quality together with the need to decrease the number of prototyping stages, this manuscript focuses on achieving greater accuracy for acoustic numerical simulations by making use of a parametric updating technique, which enables tuning the model parameters inside physically meaningful boundaries. The improved model is used for the next prototyping stages, allowing more accurate results within reduced simulation times. The updating technique is based on recent works dealing with the constitutive relation error method (CRE) applied to acoustics. The updating process focuses on improving the acoustic damping matrix related to the absorbing properties of the materials covering the borders of the acoustic domain. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This work is dedicated to the control of the accuracy of computational simulations of sound propagation and scattering. Assuming time-harmonic behaviour, the mathematical models are given as boundary value problems for the Helmholtz equation <i>Delta u+k2u=0 </i> in <i>Oméga</i>. A distinction is made between interior, exterior and coupled problems and this work focuses mainly on interior uncoupled problems for which the Helmholtz equation becomes singular at eigenfrequencies. <p><p>As in other application fields, error control is an important issue in acoustic computations. It is clear that the numerical parameters (mesh size h and degree of approximation p) must be adapted to the physical parameter k. The well known ‘rule of the thumb’ for the h version with linear elements is to resolve the wavelength <i>lambda=2 pi k-1</i> by six elements characterising the approximability of the finite element mesh. If the numerical model is stable, the quality of the numerical solution is entirely controlled by the approximability of the finite element mesh. The situation is quite different in the presence of singularities. In that case, <i>stability</i> (or the lack thereof) is equally (sometimes more) important. In our application, the solutions are ‘rough’, i.e. highly oscillatory if the wavenumber is large. This is a singularity inherent to the differential operator rather than to the domain or the boundary conditions. This effect is called the <i>k-singularity</i>. Similarly, the discrete operator (“stiffness” matrix) becomes singular at eigenvalues of the discretised interior problem (or nearly singular at damped eigenvalues in solid-fluid interaction). This type of singularities is called the <i>lambda-singularities</i>. Both singularities are of global character. Without adaptive correction, their destabilizing effect generally leads to large error of the finite element results, even if the finite element mesh satisfies the ‘rule of the thumb’. <p><p>The k- and lambda-singularities are first extensively demonstrated by numerical examples. Then, two <i>a posteriori</i> error estimators are developed and the numerical tests show that, due to these specific phenomena of dynamo-acoustic computations, <i>error control cannot, in general, be accomplished by just ‘transplanting’ methods that worked well in static computations</i>. However, for low wavenumbers, it is necessary to also control the influence of the geometric (reentrants corners) or physical (discontinuities of the boundary conditions) singularities. An <i>h</i>-adaptive version with refinements has been implemented. These tools have been applied to two industrial examples :the GLT, a bi-mode bus from Bombardier Eurorail, and the Vertigo, a sport car from Gillet Automobiles.<p><p>As a conclusion, it is recommanded to replace the rule of the thumb by a criterion based on the control of the influence of the specific singularities of the Helmholtz operator. As this aim cannot be achieved by the <i>a posteriori</i> error estimators, it is suggested to minimize the influence of the singularities by modifying the formulation of the finite element method or by formulating a “meshless” method.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished