Les travaux présentés portent sur l'élaboration d'une paroi acoustique absorbante de faible épaisseur capable d'absorber des ondes acoustiques de basses fréquences (500 - 1500 Hz). Le bruit est en effet la première source de nuisances environnementales évoquée par le public. Cette gêne nécessite la mise en place de traitements acoustiques dans le but d'améliorer le confort. Cependant, dans certaines conditions, les contraintes portant sur l'encombrement des solutions absorbantes limitent fortement leur utilisation. En effet, de manière générale, plus les fréquences du son à atténuer sont basses plus les éléments à utiliser doivent être épais. La paroi acoustique absorbante conçue dans le cadre de cette thèse est basée sur un réseau de transducteurs électrodynamiques, réalisés en technologie MEMS. Ce type de paroi permet de contrôler l'absorption obtenue à partir de charges électriques adaptées, connectées aux bornes des transducteurs. Afin de dimensionner les différents éléments de cette paroi absorbante, un modèle analytique de l'absorption de la paroi prenant en compte le comportement des transducteurs électrodynamique utilisés ainsi que les couplages acoustiques entre les différentes sources qui sont particulièrement importants dans le domaine des basses fréquences, a été développé. Ce modèle a été validé par 2 moyens : i) des modélisations par éléments finis et ii) la mesure de l'absorption acoustique des prototypes réalisés, mesure obtenue pour deux types de transducteurs. L’une est basée sur des micro-haut-parleurs commerciaux, l'autre sur un transducteur miniature MEMS de dimensions similaires mais dont le rendement de conversion est d’un ordre de grandeur supérieur aux micro-haut-parleurs conventionnels. La modélisation analytique a montrée deux voies d'améliorations qui ont été entreprises, la première sur la suppression des courts-circuits présents au niveau du transducteur, la seconde sur l'optimisation du facteur de force permettant l'amélioration du rendement de conversion électro-mécanique. Les résultats d'absorption acoustique obtenus à partir des transducteurs MEMS montrent que la solution possède un réel intérêt dans le domaine des basses fréquences là où les solutions conventionnelles sont peu efficaces. / The work presented in this thesis focuses on the development of a sound absorbent thin solution able to absorb sound waves of low frequency (500 - 1500 Hz). Noise is, actually, the primary source of environmental pollution raised by the public. This discomfort requires the establishment of acoustic solutions in order to improve the acoustic comfort. However, under certain conditions, the thickness of absorbent solutions strongly limit their use. Indeed, in general, more frequencies are low more the acoustic solutions used must be thick. The sound absorption noise of the solution presented in this work is based on a network of miniature electrodynamic transducers controlled from appropriate electrical loads connected to the terminals of the transducers. An analytical model of the behavior of sound absorbing wall was developed. This model takes into account the behavior of electrodynamic transducers used and the acoustic coupling between the various sources that are particularly important in the area of low frequencies. This model has been validated by two means : i) finite element modeling and ii) measuring the absorption of acoustic prototypes. Two types of absorbent walls were made. One is based on commercial micro-speakers, the other on a miniature MEMS transducer of similar dimensions but the conversion efficiency is an order of magnitude greater than conventional micro-speakers. Analytical modeling has shown two ways of improvements that have been undertaken, the first on the removal of short circuits present at the transducer, the second on optimizing the force factor for improving the conversion efficiency of electro-mechanics. The results sound absorption obtained from the MEMS transducers show that the solution has a real interest in the low frequency range where conventional solutions are not very effective.

Ce travail de thèse porte sur l'étude de l'intégration des fonctions d'amortissement vibroacoustique dans des plaques en matériau composite. Dans un premier temps, pour une méta-plaque non composite, les caractéristiques d'atténuation des vibrations ont été étudiées avec un réseau périodique de résonateurs (poutre-masse) attachés à une plaque.L'effet de périodicité et des résonances locales permet de bloquer la propagation d'ondes sur des plages de fréquences données, appelée bandes interdites. Des simulations numériques basées sur la MEF ont permis de calculer les diagrammes de bandes des plaques périodiques et d'analyser la sensibilité de ces bandes interdites aux différents paramètres de conception de méta-plaque. Les calculs de coefficient de transmission d'une onde plane selon la direction perpendiculaire à la zone traitée, mettent en évidence la présence des bandes interdites prédites par le diagramme de bande. Les réponses fréquentielles de plusieurs modèles sont comparées, pour mettre en évidence les écarts entre une structure infinie et une structure finie. Une méthode automatique originale est mise au point pour détecter les gammes de fréquences des bandes interdites pour une méta-plaque finie.Ces méthodes théorique et expérimentale sont alors appliquées à des plaques composites SMC avec des perforations périodiques. Des essais avec une excitation unidirectionnelle et une excitation ponctuelle sont réalisés. L'influence de chaque type de sollicitation sur la réponse vibratoire des plaques est analysée pour mettre en évidence la détectabilité des bandes interdites. Enfin, la robustesse des bandes interdites aux variations du réseau périodique est validée. / The vibration attenuation characteristics of a metamaterial plate were investigated theoretically and experimentally with a 2-dimensional periodic array of resonators (mass-beam) attached to a thin homogeneous plate.The sensitivity analysis of the band gap frequency range took into account the uncertainties of all the design parameters of the metamaterial plate. The theoretical approach used the finite element method (FEM) to compare the predicted band gaps with those derived from infinite and finite models of the metamaterial.An original automatic method is proposed to detect the frequency ranges of band gaps in finite metamaterial based on the behavior of the corresponding bare plate. Directional plane wave excitation and point force excitation were applied to evaluate the efficiency of the detection method. The results of these analyses were compared with experimental measurements. Frequency ranges of experimental vibration attenuation are in good agreement with the theoretically predicted complete and directional band gaps.These theoretical and experimental methods are then applied to SMC (Sheet Molding Compound) composite plates with periodic perforations. Tests with unidirectional excitation and point force excitation are performed. The influence of each type of excitation on the vibratory response of the plates is analyzed in order to demonstrate the detectability of the bands gaps.Finally, the robustness of the band gap to the variations of the periodic lattice is validated following an integration of perturbations: addition of local mass on half of the unit cells according to a periodic or random positions.

L’étude des propriétés plasmoniques est un champ de recherche actuellement très actif. En particulier, la possibilité de manipuler la lumière à des échelles sub-longueur d’ondes rend ce domaine très attractif. Récemment, plusieurs études ont montré que les plasmons collectifs dans des méta-matériaux bi-dimensionnels constitués de nanoparticules métalliques se comportaient de manière similaire aux électrons dans les cristaux et partageaient certaines de leurs propriétés. Dans ce manuscrit, nous présentons une théorie unifiée permettant de décrire les propriétés de tels modes plasmoniques dans des réseaux ordonnés de géométrie arbitraires constitués de nanoparticules métalliques couplées en champ proche. En particulier, nous évaluons les taux de décroissance de ces modes ainsi que leurs décalages en fréquence afin de prédire leur observabilité expérimentale. / The study of plasmonic properties is one of the fields of research currently very active. In particular, the ability to manipulate light at subwavelength scales makes this subject very appealing. Recently, several studies have shown that collective plasmons in two-dimensional meta-materials based on metallic nanoparticles behave similarly to electrons in crystals and share some of their properties. In this manuscript, we present a unified theory for describing the properties of such modes in regular arrays of arbitrary geometries constituted by near-field coupled spherical nanoparticles. In particular, we have evaluated the linewidths of these modes as well as their frequency shifts in order to discussed their experimental observabilities.