Herschel-Quincke filters for passive vibration mitigation

Filtres Herschel-Quincke pour l'atténuation passive des vibrations Les vibrations et les bruits de structure sont généralement des phénomènes indésirables pour des raisons de fiabilité et de confort. De nombreuses approches du contrôle des vibrations ont été étudiées au fil des ans, en utilisant diverses conceptions géométriques, des matériaux d'amortissement ou des stratégies de contrôle actif. En outre, l'allègement des structures mécaniques est un défi majeur en termes de consommation d'énergie, en particulier pour les applications de transport.Dans ces contextes combinés, l'objectif de cette thèse est de développer de nouveaux concepts de contrôle des vibrations en adaptant le principe des filtres de Herschel-Quincke (HQ), traditionnellement appliqué aux ondes acoustiques planes dans les tubes, au domaine des ondes élastiques dans les poutres et les plaques. En acoustique, les filtres HQ exploitent le principe de la différence de marche entre deux tubes parallèles de longueurs variables créés à partir d'un tube primaire, ce qui entraîne une interférence destructive et donc une transmission nulle à certaines fréquences.L'attrait des filtres HQ réside dans leur capacité à fournir de multiples pics de perte de transmission, ce qui constitue une alternative viable aux approches traditionnelles basées sur la résonance. Cette étude étend ce principe aux ondes de flexion en divisant une poutre mince en deux segments de longueur égale mais d'épaisseur différente. La différence de rigidité de flexion qui en résulte induit la différence de phase requise, ce qui conduit au filtrage des ondes. Cette approche fait des filtres HQ une solution prometteuse pour les applications de contrôle des vibrations et du bruit sans augmenter la masse de la structure considérée. Premièrement, le principe HQ pour la dynamique structurelle est analysé théoriquement à travers des modèles basés sur les ondes considérant les ondes longitudinales ou torsionnelles non dispersives et les ondes de flexion dans les poutres. Une étude expérimentale démontre également l'intérêt pratique de cette technique de filtrage. Ensuite, le principe est étendu aux structures de plaques, ce qui conduit à des filtres annulaires qui peuvent entourer une source de vibration et ainsi l'isoler du reste de la plaque. Enfin, des conceptions plus sophistiquées basées sur des arrangements sériels, parallèles ou périodiques de dispositifs structurels HQ sont proposées et analysées afin d'évaluer comment elles peuvent optimiser les performances de filtrage des vibrations.