Doctorat (H/F) : Conception d’architectures optimisées en acoustique

Sujet de thèse :
On cherchera à formuler un algorithme prédictif rapide des propriétés dispersives de milieux architecturés (modes et nombres d’onde) prenant en compte un éventuel couplage solide/fluide en utilisant la stratégie de stabilisation de l’approche par FFT proposée récemment dans [Sab2023]. Deux aspects de la méthode seront notamment discutés : le choix du milieu de référence (à élasticité et densité homogènes) et la méthode de recherche de valeurs propres, ces dernières formant les courbes de dispersion. Pour réduire d’avantage le coût de calcul, des approches de réduction de modèle seront envisagées, comme l’utilisation d’une base réduite [Allaire2018a, Boukadia2018, Palermo2020]. Se posera alors la question du choix de la base pertinente (e.g. modes de coupure ou développement asymptotique).

Ces calculs prédictifs seront validés expérimentalement sur des structures architecturées réalisées par fabrication additive multi-matériaux et représentatives des cas d’application : (i) architecture biphasée à fort contraste (thermoplastique / élastomère) et (ii) microstructure poreuse plongée dans un fluide d’environnement. Pour cela, on mettra en œuvre l’approche multimodale large-bande développée au PIMM [Poudrel2023] avec de nécessaires développements autour de la prise en compte de la périodicité de la structure dans les mesures réalisées et le traitement des données. A partir des données obtenues, on envisagera la formulation de méthodes inverses [Margerit2019, Ribeiro2022] permettant le recalage des modèles prédictifs (paramètres matériau, propriétés du milieu environnant, etc.)

On abordera enfin la formulation de procédures d’optimisation dans le but de concevoir une architecture optimisée pour une application en acoustique [Allaire2018b]. Dans ce cadre, on évaluera notamment la possibilité de calculer la dérivée topologique par une approche FFT de façon à proposer une méthode de conception numérique unifiée. En particulier, les contraintes associées au comportement statique du milieu pourront être intégrées de façon naturelle, celui-ci étant caractérisé par l’asymptote basse fréquence des ondes de Bloch.

La démarche de conception et de validation implémentée sera finalement appliquée à un cas pratique associé à l’optimisation du coefficient anéchoïque d’une méta-surface périodique [Roux2021]. La performance des structures optimisées par rapport au cahier des charges sera finalement vérifiée expérimentalement.

• Niveau Niveau 7 Master/diplômes équivalents