Pourquoi effectuer une caractérisation Biot des matériaux acoustiques ?
— Un seul mot : anticipation !
— Systèmes multicouches
Modélisation de Biot et propriétés des matériaux poreux
— Comment modéliser un matériau poreux ?
— Quels sont les paramètres de fluide équivalent ?
— Et quels sont les paramètres élastiques ?
— Pour conclure…
Logiciels de simulation acoustique
Intéressés ? Demandez votre soumission gratuite !
Pourquoi effectuer une caractérisation Biot des matériaux acoustiques ?
Un seul mot : anticipation !
Les outils de simulation acoustique permettent d’anticiper et d’adresser les problèmes de bruit dès le début de la conception d’un produit.
Sans ces outils, les problèmes acoustiques sont souvent détectés lors de la phase finale de prototypage où d’autres choix de conception sont souvent fixés et difficilement modifiables. Ainsi, la prise en compte tardive de l’acoustique peut entraîner des délais et des surcoûts importants dans la conception du produit final.
1 : Matériaux (Caractérisation des propriétés)
2 : Assemblages complexes (NOVA)
3 : Modèles complexes (VA-One, Siemens Virtual Lab, Actran, etc.)
Systèmes multicouches
Le domaine du transport (automobile, aéronautique) intègre dans leurs produits des traitements acoustiques complexes souvent composés de systèmes multicouches intégrant des matériaux acoustiques poreux.
Il est alors essentiel d’identifier les propriétés physiques de chaque matériau intervenant dans le produit final.
Modélisation de Biot et propriétés des matériaux poreux
Comment modéliser un matériau poreux ?
Les matériaux acoustiques poreux ou fibreux ont des structure complexes et de très petite taille. Les modéliser à ce niveau de détail est extrêmement compliqué.
Une approche plus générale consiste à considérer le matériau comme un matériau homogène ayant une phase fluide couplé à une phase solide.
Quels sont les paramètres de fluide équivalent ?
Les équations de propagation dans les phases fluides et solides dépendent de propriétés intrinsèques à ces matériaux.
En négligeant les vibrations du squelette (phase solide rigide ou molle), le matériau peut alors être vu comme un fluide équivalent. Afin de le modéliser, typiquement jusqu’à sept paramètres sont nécessaires (modèle JCAL, ou Johnson – Champoux – Allard – Lafarge) :
Et quels sont les paramètres élastiques ?
En tenant compte des vibrations du squelette, en plus des paramètres de fluide équivalent, les paramètres élastiques suivants doivent être ajoutés pour résoudre le modèle de Biot :
Pour conclure…
Paramètres de fluide équivalent
+
Paramètres élastiques
=
Paramètres de Biot
Logiciels de simulation acoustique
Les principaux logiciels de simulation acoustique (ESI Group VA-One & NOVA, Hexagon Actran, Siemens Simcenter, Dassault System Simulia, Comsol, etc.) permettent de simuler le comportement des matériaux acoustiques poreux ou fibreux en utilisant ces modèles. Ainsi, une caractérisation de ces matériaux acoustiques est ensuite possible.
Différentes façons d’obtenir ces paramètres acoustiques !
Méthode directe
En mesurant chacune de ces propriétés sur des bancs spécifiques tels que le porosimètre, le résistivimètre, le tortuosimètre ou le QMA de Mecanum
Méthode inverse
En extrayant ces propriétés via une approche mathématique de minimisation par algorithme génétique de mesures en tube d’impédance
Méthode indirecte
En extrayant les différents paramètres via une mesure en tube d’impédance du module de compressibilité dynamique et de la densité dynamique (Norme ASTM E2611)
Intéressés ? Demandez votre soumission gratuite !
Profitez de toute notre expertise et notre savoir-faire en tant que scientifiques et développeurs d’équipements en faisant caractériser vos matériaux dans nos laboratoires !