Ce projet de maîtrise s'inscrit dans le cadre d'un projet CRIAQ en collaboration avec l’École Polytechnique et quatre partenaires industriels (Bell Helicopters, Bombardier Aerospace, Pratt & Whitney Canada et Artec technologies). Le projet a pour but de développer une nouvelle technologie qui intègre, dès la phase de conception, des éléments amortissants SPADD (Smart Passive Damping Device) dans les structures sandwich-NIDA (une structure en forme de nids d'abeilles). L’objectif est la réduction de la transmission solidienne des vibrations mécaniques ainsi que la diminution de la transmission acoustique du bruit. Les travaux de recherche présentés dans cette maîtrise portent sur le développement d’une approche simple et robuste pour la caractérisation expérimentale de la réponse vibroacoustique des structures sandwich-NIDA avec amortissement SPADD intégré, lorsqu’elles sont soumises à diverses sollicitations. Cette étude, largement guidée par l’expérimentation, a nécessité la conception et la réalisation de nombreux bancs d’essai afin de comprendre et de mesurer les divers phénomènes pour caractériser ces nouvelles structures sandwich-NIDA avec amortissement intégré. L’étude expérimentale a permis de mettre en évidence un gain de 2 à 4 dB au niveau vibratoire et de 1.5 dB au niveau acoustique pour les panneaux NIDA avec amortissement intégré. Enfin, les bancs d’essai proposés ont permis de caractériser les structures sandwich (NIDA) avec amortissement intégré.

Cette thèse traite de la modélisation numérique de la réponse vibro-acoustique de structures sandwiches-composites avec matériaux viscoélastiques intégrés soumises à différents types d’excitations mécaniques et acoustiques. Dans une première phase, nous avons utilisé une approche de synthèse modale pour calculer les principaux indicateurs vibro-acoustiques de la structure : la vitesse quadratique, la puissance rayonnée, la perte par transmission…Ensuite, l’intégrale de Rayleigh a été exploitée pour calculer la puissance rayonnée de chaque structure. L’obstacle majeur que nous avons alors surmonté, était de gérer efficacement la dépendance en fréquence des propriétés de la couche viscoélastique dans l’approche de synthèse modale. Dans une second phase, en partant du champ vibratoire calculé dans la première étape, nous avons développé une méthode hybride FEM-TMM (méthode des éléments finis – méthode de matrices de transfert) pour prédire avec précision et en un temps de calcul acceptable, et jusqu’en hautes fréquences, les principaux paramètres de conception vibro-acoustique de ces structures, notamment l’amortissement équivalent et les nombres d’ondes suivant les deux directions spatiales x et y de propagation de l’onde acoustique. Les validations numériques que nous avons effectuées, montrent bien la robustesse de l'algorithme que nous avons développé. Ce dernier reste toutefois limité à des structures planes. Dans une troisième phase de ce travail, une étude paramétrique sur l’effet de l’emplacement et de la forme de la couche viscoélastique a été réalisée. Cette étude a été faite en se servant de la méthode hybride FEM-TMM pour calculer la réponse acoustique (puissance transmise et perte par transmission).