Les structures sandwichs à cœur cellules nid d'abeilles sont largement employées dans l'industrie aéronautique, notamment pour leur grande rigidité de flexion à faible masse. Cette dernière caractéristique résulte également en une diminution de la transmission et une augmentation du rayonnement acoustique de ces structures. On cherche à modéliser une nouvelle stratégie passive de réduction des vibrations mécaniques et du rayonnement, se basant sur le principe de localisation des vibrations du matériau. L'idée fondatrice est l'insertion au sein du matériau d'hétérogénéités créant des obstacles pour la propagation des ondes mécaniques et donc des phénomènes de réflexion, transmission, diffusion voire dissipation de l'énergie mécanique vibratoire. Cela résultera en une localisation de certains modes structuraux, et modifiera le rayonnement acoustique associé à ces modes. Les travaux de thèse porte sur la modélisation, la simulation numérique et la validation expérimentale de structures sandwichs présentant des sur-charges localisées suivant un schéma fractal. / Sandwich structures with honeycomb core cells have been widely used within the aerospace industry, because of their high static bending stiffness at a lesser mass cost. The weight reduction is unfortunately responsible for a decrease in the acoustic transmission and a rise of the radiation of such structures. Therefore, a new passive strategy of structural vibration and acoustic radiation reduction is investigated. The founding idea is to used the geometrical network of the honeycomb core by filling some cells with small heterogeneities, in order to create obstacles for the structural waves, creating wave reflection, transmission or even dissipation of the mechanical energy. That results in localization of some modes, which is modifying their acoustic radiation. This study implies modeling, numerical simulation and experimental validation of sandwich structures locally overloaded by fractal distributions.

La réalité virtuelle ouvre une fenêtre, voulue transparente, sur un monde virtuel dans lequel sont plongés des participants. Conçus d'abord comme uniquement visuels, les mondes virtuels sont maintenant aussi sonores, grâce aux technologies récentes de rendu sonore spatialisé. Le système innovant proposé et étudié ici se compose de larges panneaux de structure sandwich, servant d'écrans, au revers desquels sont collés des excitateurs électrodynamiques qui les mettent en vibration, créant ainsi un champ acoustique autour des auditeurs. Le rendu visuel 3D est généré par stéréoscopie passive adaptative et le rendu sonore spatialisé par holophonie. L'utilisation d'un panneau comme source sonore étendue pour l'holophonie suppose la compréhension de son comportement vibro-acoustique. L'estimation des non-linéarités dans les systèmes vibrants est abordée à partir d'une méthode proposée par A. Farina en 2000 : cette méthode est justifiée sur le plan théorique et son applicabilité est étendue (séparation des sources de non-linéarité). Une méthode d'estimation des modules d'élasticité et des facteurs d'amortissement pertinents pour la propagation dans le panneau sandwich des ondes de flexion et de cisaillement est aussi développée. Le système est caractérisé expérimentalement grâce à ces deux outils. La perception spatiale, par les modalités audio, visuelle et audio-visuelle, du monde virtuel synthétisé par le dispositif est ensuite abordée. Il est montré que les participants fusionnent avec succès les flux auditif et visuel qui leur sont présentés et perçoivent les rendus auditif et visuel de façon spatialement cohérente. Les caractéristiques de leur perception spatiale de l'espace virtuel sont analysées en fonction des modalités mises en jeu et comparées avec les données de la littérature. Le concept d'ancrage du monde virtuel au dispositif réel qui le crée est en outre proposé : la distance entre le sujet et le panneau semble en effet jouer un rôle pivot dans la loi de compression des distances perçues. Enfin, deux applications de réalité virtuelle basées sur ce système illustrent les nombreuses possibilités offertes par cette nouvelle interface "homme-machine".