Contribution au développement et à la validation d'un code d'éléments finis pour des problèmes d'élasto-acoustique

Les prévisions du bruit rayonné par une structure vibrante à partir de données calculées ou mesurées intéressent de nombreux industriels, qui dès le stade de la conception, peuvent prévoir, analyser et éventuellement corriger les nuisances sonores engendrées par un objet vibrant. Grâce aux récents développements des moyens numériques, les travaux de recherche dans les domaines liés à l'acoustique ont fortement progressé. Ils ont conduit à des logiciels de calcul basés sur les méthodes des éléments finis «MEF» ou des Éléments Finis de Frontière «BEM» qui nécessitent cependant des investissements importants: calculateurs puissants et utilisateurs avertis. Le présent travail consiste en l'étude du comportement «élastoacoustique» d'une structure avec un milieu fluide environnant, représenté généralement par l'air ou l'eau. Du point de vue purement physique, ce problème est représenté par deux entités mécaniques qui interagissent entre elles lors de leur évolution. Plus précisément, le mouvement de la structure est influencé par les ondes acoustiques qui exercent des efforts qui lui sont transmis via l'interface, et réciproquement, le mouvement de la structure influence l'état du fluide par les déplacements transversales de l'interface qui par la suite engendrent des perturbations dans le fluide. Ainsi, la partie fluide du système élastoacoustique, dans le cas du problème extérieur de Helmholtz, sera délimitée par une frontière absorbante sur la quelle nous imposons une condition de type Dirichlet to Neumann «DtN». Elle remplace la condition de rayonnement de Sommerfeld. Cette représentation nous a permis de résoudre numériquement le problème d'interaction par FEM après avoir entouré la structure rayonnante par une frontière artificielle positionné à une distance bien définie de celle-ci. Par ailleurs, cette nouvelle approche a été mise au point sous forme d'un code "Helmholtz" 2D et 3D. Nous avons aussi adapté le code Matcher du groupe GRANIT pour élaborer le code "Rayonnement" capable de solutionner les problèmes d'élastoacoustique. La résolution numérique nous a permis de déterminer non seulement le champ de pression du fluide environnant mais aussi le champ de déplacement transversal de la structure rayonnante. Différents cas de tests sont traités pour le cas de rayonnement rigide et élastique en 3D