Le confort des passagers à l'intérieur des avions pendant le vol est un axe en voie d'amélioration constante. L'augmentation de la proportion des matériaux composites dans la fabrication des structures aéronautiques amène de nouvelles problématiques à résoudre.Le faible amortissement de ces structures, en contre partie de leur poids/raideur faible, est non favorable sur le plan acoustique, ce qui oblige les concepteurs à devoir trouver des moyens d'amélioration. De plus, les mécanismes de transmission du son au travers d'un système double paroi de type aéronautique ne sont pas complètement compris, c'est la raison qui motive cette étude. L'objectif principal de ce projet est de constituer une base de données pour le partenaire industriel de ce projet : Bombardier Aéronautique. En effet, les données expérimentales de performance d'isolation acoustique, de systèmes complets représentatifs d'un fuselage d'avion sont très rares dans la littérature scientifique. C'est pourquoi une méthodologie expérimentale est utilisée dans ce projet. Deux conceptions différentes de fuselage sont comparées. La première possède une peau (partie extérieure du fuselage) métallique raidie, alors que la deuxième est constituée d'un panneau sandwich composite. Dans les deux cas, un panneau de finition de fabrication sandwich est utilisé. Un traitement acoustique en laine de verre est placé à l'intérieur de chacun des fuselages. Des isolateurs vibratoires sont utilisés pour connecter les deux panneaux du fuselage. La simulation en laboratoire de la couche limite turbulente, qui est la source d'excitation prépondérante pendant la phase de vol, n'est pas encore possible hormis en soufflerie. C'est pourquoi deux cas d'excitation sont considérés pour essayer d'approcher cette sollicitation : une excitation mécanique (pot vibrant) et une acoustique (champ diffus). La validation et l'analyse des résultats sont effectuées par le biais des logiciels NOVA et VAONE, utilisés par le partenaire industriel de ce projet. Un des objectifs secondaires est de valider le modèle double paroi implémenté dans NOVA. L'investigation de l'effet de compression local du traitement acoustique, sur la perte par transmission d'une simple paroi, montre que cette action n'a aucun effet bénéfique notable. D'autre part, il apparaît que la raideur des isolateurs vibratoires a un lien direct avec les performances d'isolation du système double paroi.Le système double paroi avec peau composite semble moins sensible à ce paramètre.Le modèle double paroi de NOVA donne de bons résultats concernant le système double paroi avec une peau métallique. Des écarts plus importants sont observés en moyennes et hautes fréquences dans le cas du système avec une peau composite. Cependant, la bonne tendance de la prédiction au vu de la complexité de la structure est plutôt prometteuse.

Les Imogolites (OH)3Al2O3Si(OH) sont des minéraux naturels découverts en 1962 dans des sols volcaniques japonais qui présentent une structure analogue à celle des nanotubes de carbone. Leur synthèse, décrite depuis 1977, permet l'obtention de tubes bien calibrés et monodisperses. La récente mise en évidence de la possibilité de synthétiser des analogues au germanium en grande quantité en a fait un matériau de choix dans le cadre de mon sujet de thèse visant à préparer des matériaux mésoporeux à base de nanoparticules anisotropes. Lors de la caractérisation de ces imogolites par diffusion de rayons X aux petits angles (SAXS) et microscopie électronique en transmission (MET) et à force atomique (AFM), nous avons montré que ces analogues d'Imogolite sont bien des nanotubes, mais qu'ils existent sous deux formes : des tubes à paroi unique mais également des tubes à paroi double jamais observés à ce jour. La concentration importante utilisée pour cette synthèse a également permis de mieux définir l'espèce précurseur de ces nanotubes appelée proto-imogolite et mal connue jusqu'ici. Après une identification du paramètre déterminant la formation de l'une ou l'autre des structures, nous avons étudié en détail le mécanisme et la cinétique de croissance de ces imogolites. Enfin, des premiers tests sur l'organisation de ces nanotubes en forte concentration ou au sein de microgouttes permettent d'observer leur tendance à s'organiser, propriété prometteuse pour le développement futur d'applications.

La prédiction du bruit intérieur des avions nécessite la modélisation vibroacoustique de l'ensemble fuselage et traitements acoustiques. Cet ensemble est composé d'un panneau raidi métallique ou composite, sur lequel est posé un traitement thermo-acoustique (laine de verre) et connecté par des liens anti-vibratiles à un panneau d'habillage de type sandwich nid d'abeille. L'objectif de ce travail consiste à optimiser les traitements acoustiques en prenant en compte les contraintes de design telles que la masse et les dimensions. A ce propos, une double-paroi représentative d'avion est modélisée par la méthode de l'analyse statistique énergétique (SEA). Des excitations académiques telles que le champ diffus et la force ponctuelle sont utilisées et des tendances sont données pour des applications sous excitation aérodynamique, du type couche limite turbulente. Une première partie porte sur l'effet de compression d'une couche poreuse. Pour des applications aéronautiques, la compression de ce type de matériaux peut se produire lors de l'installation d'équipements et câbles. Elle est étudiée, de manière analytique et expérimentale, pour une simple-paroi recouverte par une couche de matériau fibreux. Le matériau est comprimé sur toute sa surface. Une réduction de la perte par transmission (TL) jusqu'à 5 dB est observée principalement en moyennes fréquences (autour de 800 Hz) lorsque l'épaisseur du poreux est comprimé de 50%. Cependant pour des cas plus réalistes, cet effet est supposé moins important pour une compression locale et plus faible. Dans une seconde partie, la transmission par les connections structurales entre panneaux est étudiée par une approche quadripolaire qui relie la paire force-vitesse de chaque côté du lien mécanique. La modélisation intègre la raideur dynamique mesurée par un banc d'essai dédié. La transmission structurale est par la suite validée avec des essais et intégrée au modèle de double-paroi comme un facteur de couplage entre panneaux. Comme les structures sont non-courbées, seule la transmission axiale est considérée. Enfin, les voies de transmission dominantes sont identifiées dans la gamme de fréquences entre 100 Hz et 10 kHz pour des double-parois sous champ diffus et sous excitation structurale ponctuelle. La transmission non-résonante est plus importante en basses fréquences (jusqu'à 1 kHz) alors que les parties structurale et aérienne dominent respectivement en moyennes et hautes fréquences. Une validation avec des résultats expérimentaux montre que le modèle est capable de prédire les changements au niveau de la transmission, causés par les différents couplages structuraux (couplage rigide, couplage via liens anti-vibratiles et découplage structural). Des différentes solutions en termes de traitement acoustique, comme par exemple l'absorption, l'amortissement et le découplage structural, peuvent par la suite être dérivées.

Les structures à double paroi sont largement utilisées dans la lutte contre les nuisances sonores et vibratoires en raison de leur supériorité en terme d'isolation acoustique sur les parois simples. Parmi les exemples typiques on peut citer les doubles vitrages, le fuselage des avions, les véhicules, etc. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'étude expérimentale et numérique du comportement vibroacoustique des doubles parois feuilletées. Le système étudié est composé de deux plaques sandwichs à cœur viscoélastique séparées par une cavité remplie d'air. Nous avons développé un modèle éléments finis basé sur une formulation variationnelle impliquant le déplacement en tout point de la structure et la pression acoustique dans la cavité d'air. Due aux propriétés mécaniques complexes du matériau viscoélastique utilisé dans le cœur des panneaux, cette formulation est complexe et dépend de la fréquence. La résolution de ce modèle par les méthodes directes a un coût numérique exorbitant. Nous avons réussi à développer un modèle d'ordre réduit à faible coût numérique capable de prédire la transmission sonore quelque soit le domaine fréquentiel d'étude. Ce modèle, basé sur la méthode de superposition modale, nécessite le calcul des modes découplés solide et acoustique du système. Les modes solides sont les modes réels et non amortis des panneaux sandwich sans charge de pression acoustique à l'interface fluide-structure, tandis que les modes acoustiques sont les modes de la cavité acoustique avec des conditions aux limites de parois rigides à l'interface fluide-structure. Pour valider notre modèle numérique, nous avons réalisé des mesures expérimentales de vitrages simples, feuilletés et doubles selon la norme ISO 140. Cette norme concerne la mesure de l'isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction. Les comparaisons entre les résultats numériques et expérimentaux montrent une assez bonne corrélation entre les deux approches. / Double-wall structures are widely used in noise control due to their superiority over single-leaf structures in providing better acoustic insulation. Typical examples include double glazed windows, fuselage of airplanes, vehicles, etc. In this context, we are interested in experimental and numerical study of the vibro-acoustic behavior of double-wall sandwich panels with viscoelastic core coupled to an acoustic enclosure. A finite element formulation is derived from a variational principle involving structural displacement and acoustic pressure in the fluid cavity. Since the elasticity modulus of the viscoelastic core is complex and frequency dependent, this formulation is complex and nonlinear. Therefore, the direct solution of this problem can be considered only for small model sizes. We successfully developed a reduced order-model to predict the sound transmission in any frequency range at a lower numerical cost. This model, based on a normal mode expansion, requires the computation of the uncoupled structural and acoustic modes. The uncoupled structural modes are the real and undamped modes of the sandwich panels without fluid pressure loading at fluid-structure interface, whereas the uncoupled acoustic modes are the cavity modes with rigid wall boundary conditions at the fluid-structure interface. Our numerical model is validated by means of experiments realized on simple, double and laminated glazing according to ISO 140 standards. This standard concerns the measurement of sound insulation in buildings and of building elements. The numerical predictions agree reasonably well with experiments.

Différents effets de nanotubes de carbone (NTC) sur des diatomées benthiques ont été évalués via des approches microscopiques et biochimiques. Il a été montré que la structure du frustule, paroi silicifiée propre aux diatomées, est déterminante sur l'entrée ou non des NTC dans les cellules. Une internalisation des NTC dans la cellule a conduit à des effets génotoxiques et tératogènes. L'interaction des NTC avec les substances polymériques extracellulaires (SPE) produites par les diatomées a aussi été évaluée. Les SPE ont favorisé l'agglomération des NTC entre eux, ainsi que leur isolement physico-chimique vis-à-vis des diatomées. Une réponse des diatomées à la présence des NTC par la surproduction de SPE explique partiellement le retard de croissance observé. De plus, Des interactions entre SPE et NTC, majoritairement hydrophobes, ont été révélées. Ces interactions ont permis de réduire considérablement les effets des NTC sur les diatomées au cours du temps. / Various effects of carbon nanotubes (CNTs) on benthic diatoms were assessed via microscopic and biochemical approaches. It has been shown that the structure of the specific to diatoms silicified frustule has a key role in the entry or not of CNTs into the cells. Moreover, Internalization of CNTs in the cell led to genotoxic and teratogenic effects. The interaction of the CNTs with the extracellular polymeric substances (EPS) produced by diatoms was also evaluated. EPS favored agglomeration of CNTs between them as well as their physico-chemical isolation for diatoms. A response of diatoms in the presence of CNTs by the overproduction of EPS partially explains the observed growth retardation. In addition, interactions between the EPS and CNTs, mainly hydrophobic, have been revealed. These interactions significantly reduced the effects of CNTs in diatoms over time.