La problématique récente de la conception de métamatériaux a renouvelé l'intérêt dans les théories de l'homogénéisation en régime dynamique. En particulier, la théorie de l'homogénéisation élastodynamique initiée par J.R. Willis a reçu une attention particulière suite à des travaux sur l'invisibilité élastique. La présente thèse reformule la théorie de Willis dans le cas des milieux périodiques, examine ses implications et évalue sa pertinence physique au sens de quelques ``conditions d'homogénéisabilité'' qui sont suggérées. En se basant sur les résultats de cette première partie, des développements asymptotiques approximatifs de la théorie de Willis sont explorés en relation avec les théories à gradient. Une condition nécessaire de convergence montre alors que toutes les branches optiques de la courbe de dispersion sont omises quand des développements asymptotiques de Taylor de basse fréquence et de longue longueur d'onde sont déployés. Enfin, une nouvelle théorie de l'homogénéisation est proposée. On montre qu'elle généralise la théorie de Willis et qu'elle l'améliore en moyenne fréquence de sorte qu'on retrouve certaines branches optiques omises auparavant. On montre également que le milieu homogène effectif défini par la nouvelle théorie est un milieu généralisé dont les champs satisfont une version élastodynamique généralisée du lemme de Hill-Mandel / The recent issue of metamaterials design has renewed the interest in homogenization theories under dynamic loadings. In particular, the elastodynamic homogenization theory initiated by J.R. Willis has gained special attention while studying elastic cloaking. The present thesis reformulates Willis theory for periodic media, investigates its outcome and assesses its physical suitability in the sense of a few suggested ``homogenizability conditions''. Based on the results of this first part, approximate asymptotic expansions of Willis theory are explored in connection with strain-gradient media. A necessary convergence condition then shows that all optical dispersion branches are lost when long-wavelength low-frequency Taylor asymptotic expansions are carried out. Finally, a new homogenization theory is proposed to generalize Willis theory and improve it at finite frequencies in such a way that selected optical branches, formerly lost, are recovered. It is also proven that the outcome of the new theory is an effective homogeneous generalized continuum satisfying a generalized elastodynamic version of Hill-Mandel lemma

Dans cette thèse, nous présentons des résultats d’homogénéisation périodique d’un problème spectral et de l’équation d’ondes de Bloch. Il permet de modéliser les ondes à basse et haute fréquences. La partie modèle à basse fréquence est bien connu et n’est pas donc abordée dans ce travail. A contrario ; la partie à haute fréquence du modèle, qui représente des oscillations aux échelles microscopiques et macroscopiques, est un problème laissé ouvert. En particulier, les conditions aux limites de l’équation macroscopique à hautes fréquences établies dans [36] n’étaient pas connues avant le début de la thèse. Ce dernier travail apporte trois contributions principales. Les deux premières contributions, portent sur le comportement asymptotique du problème d’homogénéisation périodique du problème spectral et de l’équation des ondes en une dimension. La troisième contribution consiste en une extension du modèle du problème spectral posé dans une bande bi dimensionnelle et bornée. Le résultat d’homogénéisation comprend des effets de couche limite qui se produisent dans les conditions aux limites de l’équation macroscopique à haute fréquence. / In this dissertation, we present the periodic homogenization of a spectral problem and the waveequation with periodic rapidly varying coefficients in a bounded domain. The asymptotic behavioris addressed based on a method of Bloch wave homogenization. It allows modeling both the lowand high frequency waves. The low frequency part is well-known and it is not a new point here.In the opposite, the high frequency part of the model, which represents oscillations occurringat the microscopic and macroscopic scales, was not well understood. Especially, the boundaryconditions of the high-frequency macroscopic equation established in [36] were not known prior to thecommencement of thesis. The latter brings three main contributions. The first two contributions, areabout the asymptotic behavior of the periodic homogenization of the spectral problem and waveequation in one-dimension. The third contribution consists in an extension of the model for thespectral problem to a thin two-dimensional bounded strip Ω = (0; _) _ (0; ") _ R2. The homogenizationresult includes boundary layer effects occurring in the boundary conditions of the high-frequencymacroscopic equation.

Deux stratégies sont présentées à utiliser des effets de couplage de modes pour l’amplification de l’atténuation du son dans les conduits acoustiques. La première est de coupler le mode incident propagatif avec un mode localisé, aussi appelé résonance de Fano. Cette stratégie est présentée et validée dans un système conduit-cavité et un guide d’onde partiellement traité en paroi avec un matériau à réaction locale. La méthode “R-matrix” est introduite pour résoudre le problème de propagation d’onde. Une annulation de la transmission se produit quand un mode piégé (qui est formé par les interférences de deux modes voisins) est excité dans le système ouvert. Ce phénomène est aussi lié au croisement évité des valeurs propres et à un point exceptionnel. Dans la seconde stratégie, un réseau d’inclusions rigides périodiques est intégré dans une couche poreuse pour améliorer l’atténuation du son à basse fréquence. Le couplage de modes est du à la présence de ces inclusions. Le théorème de Floquet-Bloch est proposé pour analyser l’atténuation du son dans un guide d’onde périodique en 2D. Un croisement de l’atténuation de deux ondes de Bloch est observé. Ce phénomène est utilisé pour expliquer le pic de pertes en transmission observé expérimentalement et numériquement dans un guide 3D partiellement traitée par un matériau poreux avec des inclusions périodiques. Enfin, le comportement acoustique d’un liner purement réactif dans un conduit rectangulaire avec et sans écoulement est étudié. Dans une certaine gamme de fréquence, aucune onde ne peut se propager à contre sens de l’écoulement. Par analyse des différent modes à l’aide de la relation de dispersion, il est démontré que le son peut être ralenti et même arrêté. / Two strategies are presented to use the mode coupling effects to enhance sound attenuation in acoustic ducts. The strategy is to couple the incoming propagative mode with the localized mode, which is also called Fano resonance. This strategy is presented and validated in a duct-cavity system and a waveguide partially lined with a locally reacting material. The R-matrix method is introduced to solve the propagation problems. A zero in the transmission is present, due to the excitation of a trapped mode which is formed by the interferences of two neighboured modes. It is also linked to the avoided crossing of the eigenvalues and exceptional point. In the second strategy, a set of periodic rigid inclusions are embedded in a porous lining to enhance sound attenuation at low frequencies. The mode coupling is due to the presence of the embedded inclusions. Floquet - Bloch theorem is proposed to investigate the attenuation in a 2D periodic waveguide. Crossing is observed between the mode attenuations of two Bloch waves. The most important and interesting figure is that near the frequency where the crossing appears, an attenuation peak is observed. This phenomenon can be used to explain the transmission loss peak observed numerically and experimentally in a 3D waveguide partially lined by a porous material embedded with periodic inclusions. Finally, the acoustical behaviours of a purely reacting liner in a duct in absence and presence of flow are investigated. The results exhibit an unusual acoustical behaviour : for a certain range of frequencies, no wave can propagate against the flow. a negative group velocity is found, and it is demonstrated that the sound can be slowed down and even stopped.