Séminaires passés / Past seminars

    • Trapped waves and resonance in turbulent jets, by Peter Jordan (P', CNRS, Poitiers)

      2016
      09
      06

      Tonal behaviour has been observed in high-Reynolds number, isothermal, turbulent jets issuing from nozzles with fully turbulent boundary layers. We show that the behaviour is due to acoustic waves that are trapped, both laterally and longitudinally, in the potential core of the flow. The lateral trapping occurs because the shear layer acts as a pressure-release surface for certain frequencies and azimuthal wavenumbers; while the longitudinal trapping is due to turning points associated with the streamwise thickening of the shear-layer.

      By studying the dispersion relations for the soft-walled duct, the cylindrical vortex sheet and then comparing these with numerical eigen-solutions of the linearised Euler equations for circular jets with  finite-thickness shear layers, we identify the families of waves and saddle-points that underpin the resonance phenomena.

      A second study is then performed where a sharp edge is introduced into the nearfield of the jet, so as to mimic the effect of the trailing edge of a wing. A rich spectrum of tones (many of which are over 160dB) are produced and shown to be due to an equally rich variety of edge-tone mechanisms underpinned by the wave families identified in the first study.

    • Quand l’AFM rencontre l’InfraRouge ! Des biopolymères au parchemin : Étude morphologique et chimique à l’échelle sub-micronique par nanospectroscopie IRAlexandre Dazzi (LCP, Université Paris Sud-Orsay)

      2016
      06
      28

      LAUM, salle de conférence, mardi 28 juin 2016, 11 h

      Le principal avantage de la spectroscopie infrarouge est de pouvoir sonder les vibrations et rotations moléculaires des composés organiques pour leur identification. Le potentiel des applications s’étend de la recherche fondamentale en chimie à la recherche appliquée en milieu industriel comme l’agronomie (contrôle de qualité des aliments, ..) en passant par le diagnostique médical (analyse des tissus cancéreux, identification des micro-organismes).

      L’association de la microscopie avec la spectroscopie IR est devenu un outil extrêmement puissant et a permis de faire de l’analyse chimique à l’échelle micrométrique. L’inconvénient majeur de la technique est sa limitation en résolution qui ne permet pas d’étudier des échantillons plus petits que quelques microns. Pour répondre à ce manque d’outil analytique, nous avons développé, au sein du laboratoire de Chimie Physique de l’Université Paris-Sud, une nouvelle technique (AFMIR, brevet US11/803421), basée sur la détection mécanique de l’effet photothermique induit par l’absorption, pour être capable d’obtenir des spectres IR utilisables et interprétables. Ce système est maintenant commercialisé par la société Anasys Instruments (Californie, USA) qui propose un dispositif performant, permettant de réaliser des spectres dans le moyen infrarouge avec une largeur spectrale pouvant aller jusqu’à 0.1 cm-1, tout en ayant une résolution spatiale du nanomètre.

      L’exposé comportera deux parties :

      • la première partie, présentée donnera une description détaillée de la technique AFM-IR et de ses différentes modalités

      • la seconde partie présentera plusieurs applications notamment l’étude de la production de biopolyméres dans certains microorganismes, l’imagerie cellulaire de sondes bimodales exogènes et la caractérisation à l’échelle nanométrique de coupes de cheveux.

    • Métamatériaux passifs et actifs pour les ondes élastiquesMatthieu Rupin (Institut Langevin, CNRS, ESPCI, Paris)

      2016
      06
      21

      LAUM, salle de conférence, mardi 21 juin 2016, 11 h

      La fin des années 90 a vu émerger un nouveau paradigme en physique des ondes, celui des métamatériaux. Ces derniers se réfèrent à des milieux composites artificiels structurés à une échelle microscopique par rapport à la longueur d'onde. Quel que soit le type d’ondes, la même approche est utilisée : la réponse sub-longueur d'onde des cellules élémentaires donnent lieu à des propriétés macroscopiques effectives pour la propagation des ondes. Dans cet exposé, je vais présenter deux types de métamatériaux en lien avec des applications très différentes : la sismologie et de la bio-physique.

      Tout d'abord, je vous montrerai des résultats expérimentaux et théoriques sur un métamatériau pour ondes élastiques présentant des applications potentielles en géotechnique. L'expérience est menée sur une fine plaque d'aluminium de taille métrique couplée à un ensemble de longues tiges d'aluminium agissant comme des résonateurs sub-longueur d'onde. Ce système est très instructif de part la présence de différents types d'ondes à la fois dans la plaque et dans les tiges.

      Dans une deuxième partie, je vous présenterai un exemple de métamatériau acoustique dans la gamme audible qui présente une non-uniformité spatiale de ses propriétés permettant de reproduire le comportement ondulatoire d'une cochlée de mammifère, y compris les phénomènes non-linéaires liés aux processus actifs (moteurs moléculaires).

    • Influence du gaz environnant dans la dynamique d'impact de gouttesChristophe Josserand (d'Alembert, UPMC, Paris)

      2016
      06
      14

      LAUM, salle de conférence, mardi 14 juin 2016, 11 h

      L’impact de gouttes sur surface solide ou liquide génère des dynamiques très différentes suivant les paramètres de l’impact et les propriétés de la surface impactée. Ici, je discuterai plus en détail le role du gaz environnant, montrant une influence inattendue sur la transition vers le splashing.

    • Méthodes numériques de discrétisation des équations de l’acoustique/poroélasticité : polynômes et/ou ondes planesOlivier Dazel (LAUM)

      2016
      06
      07

      LAUM, salle de conférence, mardi 7 juin 2016, 11 h

      Ces travaux se focalisent sur la modélisation numérique des milieux poreux en particulier à l’aide de techniques de type Méthode des Eléments-Finis (MEF) ou Méthode de Galerkin Discontinue (Discontinuous Galerkin ou DGM en anglais) avec ondes planes. Après avoir rappelé rapidement les grandes lignes de ces méthodes, nous nous intéresserons à la comparaison de leurs performances/potentialités/limites. En un second temps, des techniques mixtes seront présentées, leur objectif étant de coupler ces différentes méthodes. il s'agira principalement de réécrire les opérateurs de surface de la MEF en les décomposant sur les caractéristiques entrantes et sortantes de l’interface. Une autre approche hybride consistant à coupler la MEF avec la Méthode des Matrices de Transfert sera alors introduite comme un cas particulier de celles-ci. 

      Cette présentation sera illustrée par de nombreux exemples obtenus à l’aide d’un code maison développé au laboratoire. Ils seront divers et variés et principalement dans le domaine de la vibroacoustique. On peut citer les structures sandwichs avec matériaux poroélastiques, les métaporeux (matériaux poreux avec inclusions et périodiques), des exemples relatifs l’acoustique des structures en bois...

    • Characterization of the robustness of guided wave-based imaging techniques for SHMJérémy Moriot (ESEO / Univ. Sherbrooke)

      2016
      05
      31

      LAUM, salle de conférence, mardi 31 mai 2016, 11 h

      Imaging techniques in Structural Health Monitoring (SHM) of aircraft can reduce maintenance costs significantly by switching from the schedule-based maintenance to a condition-based maintenance and by allowing the use of lighter materials. SHM has been studied for decades, leading to the development of a large panel of techniques. The challenge is now to produce tools for evaluating their robustness, which constitutes the topic of this presentation.

    • Controlling waves in disordered media using the transmission matrixMatthieu Davy (IETR, Université Rennes 1)

      2016
      05
      24

      LAUM, salle de conférences, mardi 24 mai 2016, 11 h

      Résumé non communiqué

    • Physical acoustics and laser Doppler vibrometryBert Roozen (KU Leuven, Belgique)

      2016
      05
      03

      LAUM, salle de conférence, mardi 3 mai 2016, 11 h

      The presentation will give an overview of the work that is being done at the laboratory of acoustics of the physics department of KULeuven. Laser Doppler vibrometry measurement techniques play a central role in these works, and are applied in different fields of application. Examples are given in the field of porous materials, building acoustics and structural acoustics.

    • Des bruits et signaux sismiques aux processus transitoires de déformation crustalePascal Bernard (IPGP, Paris)

      2016
      04
      26

      LAUM, salle de conférence, mardi 26 avril 2016, 11 h

      Les phases de préparation des grands séismes et les processus de déformation transitoires intersismiques restent encore très mal connus. Ces quinze dernières années ont vu de fortes avancées dans ce domaine de recherche en  géosciences, en particulier grâce au développement  très rapide des méthodes tomographiques par corrélation de bruit, et à  la densification et la diversifications des réseaux de mesures révélant les caractéristiques de la dynamique crustale.  Je présenterai tout d'abord, par quelques exemples,  les progrès et principaux résultats des techniques de corrélation de bruit, notemment leur apport pour la détection des déformations transitoires par la mesure des perturbations des vitesses sismiques associées. Cela me conduira à la deuxième partie de mon exposé, sur la detection de  ces processus transitoires par leur signature directe en surface, sous forme d'ondes sismiques ou de déformation quasi-statique. Je terminerai par quelques mots sur le développement d'un prototype de sismomètre optique à fibre plurikilométrique, associant les compétences de l'ESEO et de l'IPGP, dans le cadre du projet LINES, dont un des objectifs est de permettre la surveillance des aléas telluriques  dans des environnements difficiles (forage profond, sous-marin lointain, volcan actif...)

    • From Particle Simulations to Continuum Theory and ApplicationsStefan Luding (Univ. Twente, NL)

      2016
      04
      25

      LAUM, salle de conférence, lundi 25 avril 2016, 11 h

      The dynamic behaviour of granular materials is of considerable interest in a wide range of industries and disciplines, but the full understanding or control of the different phenomena and mechanisms of the particle systems, natural phenomena, or processes is an essential challenge for both science and application.

      The fundamentals can be studied by direct particle simulation methods, where often the fluid between the particles is important too, in order to gain a microscopic understanding of the processes and mechanisms. For large-scale applications, a micro-macro transition towards continuum theory is necessary, however, only smaller applications can be modeled nowadays directly by discrete micro-scale methods. Instead, more often meso-scale methods are used where the particles are up-scaled, representing a certain number of primary particles. As one example for such meso-models, we use experiments and discrete particle simulations (DEM) to investigate the dosing of cohesive fine powders. Other applications involve chute flow or ring-shear rheology testing of granular flow as well as the study of the elastic, or elasto-plastic material behavior.

      The micro-macro transition from discrete particulate systems to continuum theory involves a mathematical homogenization or coarse-graining that translates particle-positions, -velocities and -accelerations into density-, stress-, and strain-fields, by statistical spatial- and temporal averaging. The macroscopic fields are compatible with the conservation equations for mass and momentum of continuum theory, and also the fluctuating kinetic energy provides a measure for the importance of fluctuations in those systems. The ultimate goal is to find constitutive relations the contain information about the micro-structure and -fluctuations, and to solve those on the macro-level for solving application and optimization problems.

    • Dynamic homogenization of nonlocal acoustic metamaterialsDaniel Torrent (CRPP, CNRS, Université de Bordeaux)

      2016
      04
      19

      LAUM, salle de conférence, mardi 19 avril 2016, 11 h 30

      The dynamic homogenization of acoustic metamaterials shows that they cannot always be described by means of a frequency-dependent mass density and bulk modulus, but other parameters need to be included in the model. In this work, we will show a homogenization method to analyze these new constitutive parameters, their dependence on the frequency and the wavenumber and the consequences of this dependence, like the emergence  of new solutions and, therefore, the need of new boundary conditions. Finally, the effects of viscoelasticity will be discussed.

    • Acoustic waves guided by crystal edgesAlexey M. Lomonosov (General Physics Institute, Russian Academy of Sciences, Moscou, Russie)

      2016
      03
      29

      LAUM, salle de conférence, mardi 29 mars 2016, 11 h

      This talk will include a brief introduction to the wedge waves, their properties and excitation methods, some new interesting effects of anisotropy on such waves, and nonlinear wedge waves.

    • Broad angle negative reflection and focusing of elastic waves from a plate edgeIstvan A. Veres (RECENDT, Linz, Autriche)

      2016
      03
      24

      LAUM, bibliothèque (1er étage), jeudi 24 mars 2016, 11 h

      Guided elastic waves in plates, or Lamb waves, generally undergo reflection and mode conversion upon encountering a free edge. In the case where a backward propagating Lamb wave is mode converted to a forward propagating wave or vice versa, the mode converted wave is reflected on the same side of the surface normal as the incident wave. In this presentation, we study such negative reflection and show that that this effect can be achieved over a broad angular range at a simple plate edge. We demonstrate, through both numerical and experimental approaches, that a plate edge can act as a lens and focus a mode converted Lamb wave field. Furthermore, we show that as the wave vectors of the incident and mode converted Lamb wave approach each other, the mode converted field nearly retraces the incident field. We propose that broad angle negative reflection may find application in the nondestructive testing of structures supporting guided waves and in the development of new acoustic devices including resonators, lenses, and filters.

    • Looking below the surface – about the limits of spatial resolution of non-destructive imagingPeter Burgholzer (RECENDT, Linz, Autriche)

      2016
      03
      23

      LAUM, salle de conférence, mercredi 23 mars 2016, 11 h

      The adage “A picture is worth a thousand words” characterizes one of the main goals of visualization, namely making it possible to absorb large amounts of data quickly. The human eye is our sense organ with the highest information transfer. The information content of an image is strongly correlated with its spatial resolution. The spatial resolution is defined as the smallest distance at which two distinct features can still be separated. Information theory is a branch of applied mathematics, electrical engineering, and computer science involving the quantification of information. Information theory was developed by Claude E. Shannon to find fundamental limits on signal processing operations such as compressing data and on reliably storing and communicating data. 

      Originally pictures have shown what could be detected with human eyes, which is the outcome of the interaction of visible light with optical structures. Nowadays the interaction of sample structures with the whole range of the electromagnetic wave spectrum, from radar, terahertz, infrared, up to ultraviolet and X-radiation is used for imaging techniques, but also with particles (e.g. electron microscopy) or mechanical waves. In non-destructive imaging materials or tissues are quantitatively characterized and structures are imaged by noninvasive means. Ultrasonic, radiographic, thermographic, electromagnetic, and optic methods are employed to probe and image interior structure and characterize subsurface features. Applications are e.g. in non-invasive medical diagnosis and on-line manufacturing process control, as well as the traditional areas of flaw detection, structural health monitoring, and materials characterization.

      The amount of information and the highest possible resolution which can be gained in non-destructive imaging depends on the interaction of these waves or particles with structures of the sample (e.g. scattering cross section or absorption). For interior structures the information about the spatial pattern has to be transferred to the sample surface, where the signals are detected and the structures are reconstructed from the measured signals. The propagation to the sample surface limits the available information for imaging, e.g. by scattering, attenuation, and diffusion. In the presented work this loss of information is quantified. It is shown that the information loss is equal to the entropy production for the propagating wave from the samples interior to the surface. Neither a better detector on the sample surface nor a subsequent signal processing algorithm can compensate this unavoidable dissipation-induced loss. This manifests a principle limit for the spatial resolution based on the second law of thermodynamics. 

      Imaging of the samples interior structure from the measured signals at the samples surface is a prominent example of an inverse problem. Even if a problem is well-posed, it may still be ill-conditioned, meaning that a small error in the initial data can result in much larger errors in the answers. Typically this involves including additional assumptions, such as smoothness of solution. This process is known as regularization, like truncated singular value decomposition (SVD) or Tikhonov regularization. The choice of an adequate regularization parameter, which describes the trade-off between the original ill-conditioned problem and the additional assumptions (e.g. smoothness), is critical and has to be evaluated for every individual problem. We propose that by using the entropy production we get a physical background for choosing the regularization parameter for our imaging problem and no additional assumption is necessary.

    • Research Center for Non-Destructive Testing: looking below the surface with optical and acoustical methodsPeter Burgholzer (RECENDT, Linz, Autriche)

      2016
      03
      22

      LAUM, salle de conférence, mardi 22 mars 2016, 11 h

      RECENDT is based in Linz / Upper Austria and is an internationally well recognized Research Center for Non Destructive Testing and material characterization. The research center is a 2009 – spin-off from the Upper Austrian Research (UAR) where the technological expertise has been built up since the year 2000. Shareholders are still the UAR, the Johannes Kepler University Linz (JKU) and the Upper Austrian University of Applied Science (FH OOE). RECENDT has earned the honor of being nominated as a non-university-based Christian Doppler Laboratory (CD-Lab), one of only two non-university-based CD-labs in Austria. For their scientific work the Researchers have been awarded the special price for research-facilities at the Upper Austrian "Innovationspreis 2010”. The Austrian Research Company is partner and leader in various national and international projects.

      Activities and fields of research:

      The activities comprise the whole R&D process chain from application-oriented fundamental research up to the development of novel instrument technologies for industrial application. Novel technologies that seem promising for a future industrial application are driven forward in fundamental research until the point where RECENDT takes the step towards development of prototypes suited for industrial needs. At the moment the company’s researchers are dealing with the technological fields of optical coherence tomography (OCT), infrared- and Raman spectroscopy (IR), THz technology (THz), laser ultrasound (LUS), and photoacoustics (PA). The interdisciplinary, highly qualified team consisting of physicists, chemists, mechatronic and development engineers has state-of-the-art equipment at its disposal in order to effectively apply its competences to contribute to the success of local and international companies. RECENDT’s technologies are being applied in almost any industrial branch. In this talk an overview on new methods for non-destructive characterization is given, especially for using them in the production line (“in-line”) of industrial production processes.

    • Méthode de régularisation évanescente pour l’identification de conditions aux limites inaccessibles à la mesureFranck Delvare (Laboratoire de Mathématiques Nicolas Oresme, Université de Caen Normandie)

      2016
      03
      15

      LAUM, salle de conférence, mardi 15 mars 2016, 11 h

      L’objectif de l’exposé est de présenter une méthode de régularisation (méthode de régularisation évanescente) permettant la résolution des problèmes inverses de type Cauchy. Pour ces problèmes, parfois qualifiés de problèmes de complétion de données, il s’agit de déterminer la solution, à partir de la seule connaissance de données aux limites surabondantes sur une partie de la frontière du domaine.

      Des tests numériques, menés en présence de données bruitées, montreront que la méthode est utilisable pour différents problèmes aux dérivées partielles (équation de Laplace, Equations de Lamé-Navier, équa- tion d’Helmholtz). Ils prouveront aussi la précision et la robustesse de la méthode de complétion de données, ainsi que sa capacité à débruiter les données. 

    • Auscultation avec les ondes de surface de matériaux très hétérogènesVincent Métais (IFSTTAR, Nantes)

      2016
      03
      01

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 1er mars 2016, 11 h

      Le diagnostic des structures et l’évaluation de leur durée de vie est une problématique importante pour le génie civil. La première couche de béton, appelée béton d’enrobage, qui protège les armatures d’acier de la corrosion, est particulièrement soumise aux dégradations. Parmi les méthodes de contrôle non destructif, les ondes mécaniques ont un fort potentiel pour déterminer les propriétés mécaniques des matériaux. Or la détermination des caractéristiques mécaniques des premiers centimètres de béton est complexe car la profondeur d’investigation souhaitée est de l’ordre de grandeur des hétérogénéités (les granulats). La dispersion de la vitesse des ondes de surface a trois origines : la diffusion multiple, l’effet de paroi et la variation des propriétés mécaniques de la matrice. Une méthodologie, combinant une approche expérimentale et numérique, est proposée pour décrire la propagation des ondes de surface à travers un milieu dont les propriétés mécaniques varient en fonction de la profondeur contenant une surface libre et des inclusions circulaires et avec une taille comparable aux longueurs d’onde, distribuées aléatoirement. Puis un modèle semi-analytique prenant en compte la variation des propriétés mécaniques de la matrice, la diffusion multiple ainsi que l’effet de bord est proposé et implémenté dans un algorithme d’inversion global. Enfin, une application expérimentale sur le suivi de la teneur en eau dans le béton est présentée. Les résultats numériques et expérimentaux obtenus ouvrent des perspectives intéressantes sur le suivi des propriétés mécaniques des matériaux très hétérogènes au cours du temps. 

    • Vers une caractérisation sthétacoustique des sténoses vasculaires sur haut débit ? Rationnel et perspectives.Pierre Abraham (CHU d'Angers, UMR INSERM1083/CNRS6214)

      2016
      02
      09

      LAUM, salle de conférence, mardi 9 février 2016, 11 h

      Un stéthoscope (du grec « stêthos », poitrine et « skopein », observer), est un instrument acoustique permettant d’ausculter les bruits naturels ou provoqués du corps humain. L’auscultation est connue depuis l’antiquité où le médecin collait sa tête sur la poitrine du patient. Le stéthoscope, initialement un simple tube permettant au début du 19e siècle d’éloigner la tête du médecin du patient, s’est perfectionné avec le temps. Actuellement, la plupart des stéthoscopes comportent un pavillon pourvu d'une membrane, relié par un ou deux tubes souples en caoutchouc aux embouts que l'opérateur place dans ses oreilles. Par sa construction, il constitue un amplificateur acoustique (large pavillon, petits écouteurs). Au-delà de leur étymologie restrictive, les stéthoscopes peuvent être utilisés pour écouter des bruits artériels périphériques (souffle), des bruits abdominaux, fœtaux, voire articulaires. Plusieurs tentatives de commercialisation  de modèles électroniques ont été proposées sans grand succès. Le principal (seul ?) modèle actuellement disponible sur le marché est le stéthoscope Littmann® de la société 3M. Selon 3M ses principaux avantages sont une amplification sonore, une réduction des bruits ambiants, la capacité d’enregistrement par transmission Bluetooth® vers un PC et d'exportation des enregistrements en format de fichier WAV.

      L'endofibrose est une pathologie artérielle du sportif de haut niveau touchant l’homme jeune sans facteurs de risque cardiovasculaire. La pathologie touche le plus souvent l'artère iliaque externe (AIE). Elle est observée principalement chez les cyclistes, les triathlètes. Les plaintes les plus spécifiques sont une douleur paralysante et/ou une sensation de gonflement de la cuisse obligeant l’athlète à diminuer voir stopper son effort. La maladie est souvent diagnostiquée avec retard du fait des difficultés techniques inhérentes à son diagnostic.

      Devant des signes fonctionnels évocateurs, la présomption clinique du médecin de terrain ou d’équipe pourrait être renforcée par l’apparition ou l’amplification d’un souffle auscultatoire en fosse iliaque sur le trajet de l’AIE après un effort maximal intense. Cependant lors des efforts d'intensité élevée, la présence d'un souffle auscultatoire de débit est presque constante et pourrait conduire à adresser un nombre excessif de patients vers les centres expérimentés. Pour autant, par expérience, les caractéristiques du souffle (son caractère continu et sa tonalité) sont particulières. À ce jour, à notre connaissance, les caractéristiques auscultatoires des souffles de haut débit au niveau iliaque et des souffles observés au cours des endofibroses de cette artère ne sont pas connues. La définition de ces caractéristiques pourrait permettre de proposer, à terme, des seuils ou paramètres diagnostiques spécifiques permettant d'orienter le clinicien vers la présence d’une sténose artérielle chez le sportif. Le stéthoscope électronique est très peu utilisé pour l'étude des bruits vasculaires. Dans la littérature, on retrouve deux articles utilisant cette méthode : l'un en 1984 pour la détection non-invasive des lésions vasculaires intra-crâniennes peu concluant et l'autre en 2005 pour la détection des sténoses en hémodialyse. Ce dernier article retrouvait une corrélation entre l'importance de la sténose et certains paramètres acoustiques, notamment l'amplitude ou le spectre de distribution.

      Sur la base de cette observation une étude clinique (stethosport) a été lancée visant à analyser les sons enregistrer et- mettre à disposition des cliniciens un outils d'analyse objectif de terrain. L'objectif principal est obtenir une base d'analyse des bruits stétho-acoustiques au niveau de l'AIE en post-effort maximal permettant de caractériser les bruits habituels en cas d'hyper-débit physiologique post-effort. La présentation fera un état des lieux de la thématique et du projet et une démonstration de l'outil mis au point par les étudiants de l'ESEO et permettra de discuter les développements potentiels du projet sur le plan stéthacoustique.

    • Optique transformationnelle et métamatériaux acoustiques et sismiquesSébastien Guenneau (Institut Fresnel, CNRS, Marseille)

      2016
      02
      03

      LAUM, salle de conférence, mercredi 3 février 2016, 15 h

      Après une brève revue des techniques de changements de coordonnées appliquées au design de tapis et capes d'invisibilité pour les ondes électromagnétiques, sonores et mécaniques, nous introduirons le concept de métamatériaux sismiques pour le contrôle des ondes de Rayleigh dans les terrains argileux. Des résultats expérimentaux illustreront les applications potentielles en protection sismique.

    • Méta-surfaces résonantes en acoustique et élastodynamique : homogénéisation et validation expérimentaleLogan Schwan (University of Salford, U.K.)

      2016
      01
      26

      LAUM, salle de conférence, mardi 26 janvier 2016, 11 h

      Une façon économique de contrôler les vibrations au sein d’un milieu homogène est de maîtriser les conditions qui s’appliquent à ses frontières: son homogénéité interne n’est pas perturbée et le traitement de surface requiert moins de matériau que celui de l’ensemble du volume.

      Ici, nous proposons le contrôle de vibrations par des méta-surfaces résonantes dans le domaine de l’acoustique ou de l’élastodynamique. Ces surfaces résonantes consistent en un réseau périodique bi-dimensionnelle de structures résonantes distribuées à la surface du milieu. Les résonateurs sont dimensionnés de façon à ce qu’à leur fréquence de résonance les périodes soient bien plus petites que la longueur d’onde. Il résulte de cette séparation d’échelles que les interactions multiples inter-résonateurs donnent naissance à une couche limite localisée en surface. De façon similaire à Boutin & Roussillon (IJES, 2006) en élastodynamique, la méthode d’homogénéisation asymptotique a été appliquée en acoustique de façon à réduire le réseau de résonateurs et sa couche limite en une condition de surface effective pour le champ au sein du milieu. Celle-ci prend la forme d’une admittance en acoustique (d’une matrice d’impédance en élastodynamique) dont les propriétés sont issues des caractéristiques des résonateurs : l’admittance acoustique et l’impédance élastodynamique dépendent de la fréquence, et l’impédance élastodynamique peut être de surcroît anisotrope. Il est alors montré que les méta-surfaces résonantes présentent des propriétés réflectives non-conventionnelles à la résonance telles que : des conversions de modes atypiques, la dépolarisation d’ondes mécaniques, l’absorption totale du champ incident ou des effets de mémoire.

      Sur la base des modèles issus de l’homogénéisation, des prototypes expérimentaux ont été réalisés, en acoustique et en élastodynamique. Les mesures confirment leur capacité à contrôler les champs d’onde et montrent un très bon accord avec les modèles théoriques. L’approche analytique des modèles permet d’identifier les paramètres clefs des phénomènes, et de souligner les analogies entre l’acoustique et l’élastodynamique.

    • Approche unifiée multidimensionnelle du problème d’identification acoustique inverseThibault Le Magueresse (LVA, INSA, Lyon)

      2016
      01
      22

      LAUM, salle de conférence, vendredi 22 janvier 2016, 11 h

      La caractérisation expérimentale de sources acoustiques est l’une des étapes essentielles pour la réduction des nuisances sonores produites par les machines industrielles. L’objet de cette étude est de mettre au point une procédure complète visant à localiser et à quantifier des sources acoustiques stationnaires ou non sur un maillage surfacique par la rétro-propagation d’un champ de pression mesuré par un réseau de microphones. Ce problème inverse est délicat à résoudre puisqu’il est généralement mal-conditionné et sujet à de nombreuses sources d’erreurs. Dans ce contexte, il est capital de s’appuyer sur une description réaliste du modèle de propagation acoustique direct. Dans le domaine fréquentiel, la méthode des sources équivalentes a été adaptée au problème de l’imagerie acoustique dans le but d’estimer les fonctions de transfert entre les sources et l’antenne, en prenant en compte le phénomène de diffraction des ondes autour de l’objet d’intérêt. Dans le domaine temporel, la propagation est modélisée comme un produit de convolution entre la source et une réponse impulsionnelle décrite dans le domaine temps-nombre d’onde. Le caractère sous-déterminé du problème acoustique inverse implique d’utiliser toutes les connaissances a priori disponibles sur le champ sources. Il a donc semblé pertinent d’employer une approche bayésienne pour résoudre ce problème. Des informations a priori disponibles sur les sources acoustiques ont été mises en équation et il a été montré que la prise en compte de leur parcimonie spatiale ou de leur rayonnement omnidirectionnel pouvait améliorer significativement les résultats. Dans les hypothèses formulées, la solution du problème inverse s’écrit sous la forme régularisée de Tikhonov. Le paramètre de régularisation a été estimé par une approche bayésienne empirique. Sa supériorité par rapport aux méthodes communément utilisées dans la littérature a été démontrée au travers d’études numériques et expérimentales. En présence de fortes variabilités du rapport signal à bruit au cours du temps, il a été montré qu’il est nécessaire de mettre à jour sa valeur afin d’obtenir une solution satisfaisante.

      Les développements proposés ont permis de caractériser, in situ, la puissance acoustique rayonnée par composant d’un groupe motopropulseur automobile par la méthode de la focalisation bayésienne dans le cadre du projet Ecobex. Le champ acoustique cyclo-stationnaire généré par un ventilateur automobile a finalement été analysé par la méthode d’holographie acoustique de champ proche temps réel.

    • Progress in Near-Field Imaging Using Atomic Force Acoustic MicroscopyWalter Arnold (Univ. Göttingen, Allemagne)

      2016
      01
      20

      LAUM, bibliothèque, mercredi 20 janvier 2016, 16 h

      Ultrasound is combined with atomic force microscopy to achieve the lateral resolution of scanning probe techniques for ultrasonic imaging and quantitative local measurements. Atomic force acoustic microscopy (AFAM) and ultrasonic friction force microscopy (UFFM) exploit the vibrational modes of AFM cantilevers which range from 10 kHz to several MHz. In these modes the cantilever vibrates in contact mode in one of its flexural or torsional resonances. Images can be obtained with the contrast depending on the local indentation modulus or local friction, which is evaluated quantitatively from the contact-resonance frequencies inversely after calibration procedures. The lateral resolution is defined by the tip-sample contact radius ac. The parameters of the measurements can be set so that ac≈ 10 nm.

      Applications of the AFAM technique to measure the local elastic indentation modulus M in various nanocrystalline (nc-) materials, in metals with complicated microstructures, in magneticshape-memoryfilms, and in particular in metallic glasses are discussed. In the latter case a broad distribution of the contact-resonances is measured relative to the crystalline counterpart and hence M. The amorphous nature with its variations of configurations is considered to be responsible for the effects observed. For nc-materials and metallic glasses data on the local internal friction derived from the quality factor of the contact resonances will be presented. The relation of the damping factor to the ultrasonic absorption will be discussed. It is possible to carry out simultaneously imaging of M and of internal friction factor Qloc-1 .

      Furthermore, we describe a technique to image subsurface structures using Atomic Force Acoustic Microscopy operated at 1 GHz. The devices or samples to be imaged are insonified with 1 GHz ultrasonic waves which are amplitude modulated at a fraction or multiple frequency of cantilever contact-resonance. The transmitted signals are demodulated by the nonlinear tip-surface interaction, enabling one to image defects in the device based on their ultrasonic scattering power which is determined by the ultrasonic frequency, the acoustic mismatch between the elastic properties of the host material and the defects, by their geometry, and by diffraction effects.

    • Mechanical Properties of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko Measured by CASSE and DIM on Board Rosetta's Lander PhilaeWalter Arnold (Univ. Göttigen, Allemagne)

      2016
      01
      19

      LAUM, salle de conférence, mardi 19 janvier 2016, 11 h

      In August 2014 the ESA spacecraft Rosetta encountered the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Rosetta carried the lander Philae that landed on the comet’s nucleus on November 12th 2014. Philae has ten different instruments on board including the Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment (SESAME) comprising CASSE, DIM, and PP. The objective of the Rosetta mission is to determine physical, chemical, and geophysical properties of comet 67P by the instruments on board of the Rosetta Orbiter and the Lander Philae.

      The Comet Acoustic Surface Sounding Experiment (CASSE) is housed in the six soles of Philae’s landing feet. It consists of three piezoelectric tri-axial accelerometers, and three transducers. This allows for both passive listening to the comet’s seismic activity and active sounding of the comet surface. The deceleration signal occurring in the first milliseconds of the touchdown at an impact velocity of approx. 1 m/s was recorded by CASSE. It contains information on the elastic (modulus) and on the crushing strength of the cometary soil. The analysis is based on a recently developed inversion scheme exploiting extended Hertzian contact mechanics which in turn is based on calibration using laboratory tests of the landing on different materials.

      The Dust Impact Monitor (DIM) on board of Philae is a cube with three of its sides covered with PZT detectors. DIM is aimed to derive the elastic-plastic properties and the flux of the millimeter-sized dust-particle population that moves near the surface of the comet nucleus. Calibration experiments between -40 deg C and 20 deg C were performed to analyze the response of DIM based on Hertzian contact mechanics.

      In this contribution, we will give an overview on the course of the Rosetta mission up to now and of the data recorded by CASSE and DIM, their interpretation and relation to the measurement techniques employed in non-destructive materials characterization based on ultrasonics. The data support the concept that the elastic and strength properties of the comet material corresponds to very porous solids with porosities up to 80% and of agglomerates of regolith particles.

    • Flash doctorants 2016Doctorants du LAUM en première année de thèse

      2016
      01
      12

      LAUM, salle de conférence, mardi 12 janvier 2016, 10 h

      Elie CHERON

      Guides & Structures / G&R

      S. Félix, V. Pagneux

      Ondes guidées et transport dans les milieux

      désordonnés

      Thomas DURAND-TEXTE

      Guides & Structures / VAS

      M. Melon, E. Simonetto, M.-H. Moulet

      Mesure de déformation vibratoires

      par vision 3D

      GONG Lijia

      Transducteurs / ThermoAc

      G. Penelet, P. Picart

      Développement et application de

      l'interférométrie holographique numérique

      pour l'acoustique et la thermoacoustique

      GUO Xinxin

      Matériaux / 

      V. Tournat, V. Gusev

      Métamatériaux élastiques non linéaires

      HUANG Weichun

      Matériaux / Matériaux poreux

      J.-P. Groby, J.-M. Génevaux, V. Romero-García

      Propriétés acoustiques des matériaux naturels

      Matti NISKANEN

      Matériaux / Matériaux poreux

      O. Dazel, J.-P. Groby, A. Duclos

      Characterization of porous materials saturated

      with heavy fluid

      Antoine STERNBERGER

      IRT - Guides & Structures / VAS

      J.-M. Génevaux, A. Pelat

      Atténuation des vibrations dans des structures

      creuses par ajout de matériaux granulaires

      YAN Guqi

      Matériaux / Opto-Ac.

      S. Raetz, V. Tournat, V. Gusev

      Zero-group velocity guided waves in laser

      hypersonics

      ZHANG Jiangyi

      Guides & Structures / G&R

      O. Richoux, V. Romero-García, G. Theocharis

      Enhanced nonlinear processes in highly

      dispersive acoustic structures

      Valentin ZORGNOTTI

      Transducteurs / ThermoAc

      G. Penelet, S. Garrett, G. Poignand

      Étude semi-analytique des générateurs

      d’ondes thermoacoustiques à partir de

      la méthode des matrices de transfert

      non linéaires

    • Transmission, reflection and absorption in sonic and phononic crystalsAlejandro Cebrecos Ruiz (Universitat Politècnica de València, Espagne)

      2015
      12
      15

      LAUM, salle de conférence, mardi 15 décembre 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, Dec. 15 2015, 11 a.m.

      Phononic crystals are artificial materials formed by a periodic arrangement of inclusions embedded into a host medium, where each of them can be solid or fluid. By controlling the geometry and the impedance contrast of its constituent materials, one can control the dispersive properties of waves, giving rise to a huge variety of interesting and fundamental phenomena in the context of wave propagation. When a  propagating wave encounters a medium with different physical properties it can be transmitted and reflected in lossless media, but also absorbed if dissipation is taken into account. These fundamental phenomena have been classically explained in the context of homogeneous media, but it has been a subject of increasing interest in the context of periodic structures in recent years as well. This thesis is devoted to the study of different effects found in sonic and phononic crystals associated with transmission, reflection and absorption of waves, as well as the development of a technique for the characterization of its dispersive properties, described by the band structure.

    • CRAIE(S) et ceintures au crible des "bonnes pratiques en innovations pédagogiques dans le supérieur"Jean-Michel Génevaux et Adrien Pelat (LAUM)

      2015
      12
      01

      LAUM, salle de conférence, mardi 1er décembre 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, Dec. 1 2015,, 11 a.m.

      Ce séminaire vise à présenter une synthèse d'une pratique pédagogique insiprée de la pédagogie Freinet à l'école primaire, et qui est expérimentée depuis 5 années au sein de l'Université du Maine.

      Notre motivation provient du fait que les cours, td, tp et examens (couperet ?) final imposent à chaque étudiant de suivre le même trajet de formation et à un rythme imposé, qui engendre une désastreuse passivité de l'étudiant jusqu'à la veille de l'examen : nous ne lui laissons bien souvent aucun de degré de liberté.

      Pour contrer cela, pédagogie par projet, pédagogie inversée, n'imposent pas le trajet de formation car elles demandent à l'étudiant de rechercher et d'assembler des connaissances pour atteindre l'objectif demandé. Ces pédagogies gardent néanmoins un rythme imposé par la définition de jalons qui doivent être atteints à des dates précises. Cette liberté de trajectoire rend l'étudiant actif.

      Une autre option pour rendre actif l'étudiant est, tout en gardant une trajectoire imposée, de libérer le rythme d'apprentissage afin que chacun puisse progresser à sa propre vitesse, avec son corrolaire, une évaluation tout aussi respectant son ryhtme.

      Jean-Michel présentera synthèse d'un colloque sur le thème de l'innovation pédagogique, qui abouti à quelques recommandations pour qu'une innovation dans le supérieur ne s'enkyste pas ou ne disparaisse par essoufflement des acteurs. La démarche suivie à l'Université du Maine depuis 5 ans sera passée au crible de ces recommandations et mettra en évidence nos "ratés".

      Adrien présentera ensuite plus précisément, le fonctionnement d'une pédagogie par C.R.A.I.E.S (Coopérons à notre Rythme d'Apprentissage Individuel Efficace et Sympathique), les outils nécessaire au bon fonctionnement coopératif du groupe d'étudiants (tétra-aide, fiche référent, plan d'action...), sa diffusion au sein de l'université, les réactions des étudiants, des enseignants et de l'institution. De même, les difficultés rencontrées, et l'efficacité de l'évaluation par ceintures/boutons/bretelles est quantifiée en terme de résultats des étudiants. Ce type d'évaluation, en cohérence avec l'évaluation par compétences maintenant demandée pour toute nouvelle habilitation, vise en plus à rendre l'étudiant acteur de son évaluation, en le laissant choisir son propre rythme et le niveau qu'il souhaite atteindre.

      Notre démarche, telle qu'elle a été mise en oeuvre au sein de l'Université du Maine, sera alors passée au crible des recommandation évoquées au début de l'exposé.

      Le graphe des compétences de L1 à M2 en acoustique-mécanique... est une autre histoire. ;)

    • Loudspeaker Suspension AnalysisAntonín Novák (LAUM)

      2015
      11
      17

      LAUM, salle de conférence, mardi 17 novembre 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, Nov. 17 2015, 11 a.m.

      A lot of materials used in loudspeaker suspensions exhibit significant nonlinear behavior as well as frequency dependence of damping and compliance due to their various viscoelastic properties.

      Part 1. Dynamic Measurements Using an Active Harmonic Control Technique.

      In the first part of this seminar a nondestructive technique to measure the nonlinear suspension parameters (stiffness and mechanical resistance) is presented. The technique uses an active harmonic control to eliminate the higher harmonics from the displacement signal so that a purely harmonic motion of the diaphragm is ensured. The nonlinear stiffness is then measured as a function of instantaneous and peak displacement; the mechanical resistance is measured as a function of velocity. Frequency dependence of these parameters is also discussed.

      Part 2. Modeling Viscoelastic Properties Using Fractional Derivatives

      In the secon part, a new viscoelastic model of loudspeaker suspension using fractional derivatives is proposed. The fractional calculus has been successfully applied in last three decades to characterize the rheological properties of viscoelastic materials including their frequency dependence. The results shows that the loudspeaker suspension can be succesfully modeled using fractional derivatives.

    • Nonlinear Acoustic Waves in Complex MediaNoé Jiménez (Universitat Politècnica de València, Espagne)

      2015
      11
      10

      LAUM, salle de conférence, mardi 10 novembre 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, Nov. 10 2015, 11 a.m.

      The linear description of physical phenomena is useful for explain observations with the simplest mathematical models, but they are only accurate for a limited range of input values. In the case of intense acoustics waves, linear models obviate a wide range of physical phenomena that are necessary for accurately describe such high-amplitude waves, indispensable for explain other exotic acoustic waves and mandatory for developing new applied techniques based on nonlinear processes. In this presentation we will review the interactions between nonlinearity and other basic wave phenomena such as non-classical attenuation, anisotropic dispersion and periodicity, and diffraction in specific configurations.

      First, the interplay of nonlinearity and dispersion is studied. We present intense strain waves in a chain of cations coupled by realistic interatomic potentials. Here, the nonlinear ionic interactions and lattice dispersion lead to the formation of supersonic kinks. These intrinsically-nonlinear localized dislocations travel long distances without changing its properties and explain the formation of dark traces in mica crystals. Then, we analyze nonlinear wave processes in a system composed of multilayered acoustic media, where, harmonic generation processes and the relation with its band structure are presented, showing that the nonlinear processes can be enhanced, strongly minimized or simply modified by tuning the layer parameters.

      In a second part, the interplay of nonlinearity and difraction is studied. We present singular beams, including the nonlinear self-collimated beams in two dimensional sonic crystals and zero-th and high order Bessel beams generated by gratings, and focused acoustic vortex by spiral gratings.

      Finally, the interplay of nonlinearity and attenuation in biological media is studied in the context of medical ultrasound. First, a numerical method is developed. The method solves the constitutive relations for nonlinear acoustics and the frequency power law attenuation of biological media is modeled as a sum of relaxation processes. A new technique for reducing numerical dispersion based on artificial relaxation is included. Second, this method is used to study the harmonic balance as a function of the power law, showing the role of weak dispersion and its impact on the efficiency of the harmonic generation in soft-tissues. Finally, the study concerns the nonlinear behavior of acoustic radiation forces in frequency power law attenuation media. We present how the interplay between nonlinearity and the specific frequency power law of biological media can modify the value for acoustic radiation forces. The relation of the nonlinear acoustic radiation force with thermal effects are also discussed.

      The broad range of nonlinear processes analyzed in this Thesis contributes to understanding the behavior of intense acoustic waves traveling through complex media, while its implications for enhancing existent applied acoustics techniques are presented.

    • Dynamics of microscale granular mediaNicholas Boechler (Department of Mechanical Engineering, University of Washington, Seattle, WA, USA)

      2015
      10
      20

      LAUM, salle de conférence, mardi 20 octobre 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, Oct. 20 2015, 11 a.m.

      Granular media are well known to support a rich array of linear and nonlinear acoustic phenomena that stem from their complex microstructure and highly nonlinear particulate interactions. While such complexity enables granular media’s unique properties, it also simultaneously makes predicting their dynamic response challenging. An approach that has yielded significant insights regarding the dynamics of macroscale granular media is to study ordered and reduced-dimensional granular systems. Systems composed of micro- and nanoscale particles are predicted to be analogous in many ways to their macroscale counterparts, however many phenomnea that are negligible at macroscales, such as interparticle adhesion, become critical at sub-microscales and can have drastic effects on the dynamic response of microgranular media. In this talk, I will provide an overview of my research group’s efforts to explore the contact-based dynamics of ordered and reduced dimensional microscale granular systems using laser ultrasonic techniques. This includes measurements of the interactions of guided and bulk acoustic waves with the contact resonances of self-assembled microsphere monolayers. By tuning the contact resonances and comparing our measurements with dynamical models, we are able to extract particle-substrate and interparticle contact stiffnesses, and identify the nature of the observed vibrational modes. This work has implications for the study of microscale granular materials, such as ultrafine powders and silt-like geological materials. In addition, our methods provide new ways to study microscale contact mechanics. Finally, this work may result in a new class of smaller, lighter, designed materials for passive wave tailoring that leverage microscale contact mechanics, which can be rapidly and inexpensively fabricated in large scales via self-assembly.

    • Faire de la recherche en acoustique au temps de MersenneAurélien Ruellet (CERHIO, Université du Maine)

      2015
      10
      06

      LAUM, salle de conférence, mardi 6 octobre 2015, 11 heures

      LAUM, conference room, Tuesday, Oct. 6 2015, 11 a.m.

      Le travail de Mersenne, notamment sa vaste activité épistolaire, a parfois été considéré comme « à l'origine de la recherche scientifique » (J.-P. Maury, 2003). Dans cet exposé, nous prendrons cette expression au pied de la lettre en comparant les modalités de la recherche contemporaine et les conditions de l'activité savante sous le règne de Louis XIII. Comment les questions scientifiques émergeaient-elles ? Comment Mersenne finançait-il ses travaux ? Comment les diffusait-il ? Comment expérimentait-il ? Quels rapports entretenait-il avec la communauté des « acousticiens » ? L'évocation de Joseph Sauveur, autre acousticien du Maine ayant œuvré plus tardivement, permettra d'esquisser certaines évolutions sur la voie de la professionnalisation de l'activité scientifique.

    • Contrôle acoustique actif du bruit dans un volume prédéfini d’une cavitéPhilippe Chevrel et Jérôme Lohéac (IRCCyN, Nantes)

      2015
      07
      07

      LAUM, salle de conférence, mardi 7 juillet 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, July 7 2015, 11 a.m.

      Actuellement des solutions permettant d'atténuer un bruit dans une petite cavité existent. Celle-ci concernent le cas où les actionneurs et les capteurs sont colocalisés (casques anti-bruit). D’autres solutions permettent d’atténuer un bruit de spectre fréquentiel étroit alors que les actionneurs et les capteurs sont éloignés. La stratégie est basée sur une mesure à la source du bruit à atténuer (e.g. du bruit moteur au sein d’un habitacle automobile). Il existe aussi d'autre solutions pour annihiler des bruits à large bande en disposant d’une mesure du bruit à sa source (atténuation du bruit de roulement dans une automobile [Sutton et. al 1994], du bruit basse fréquence dans un hélicoptère [Keller 2008]).

      Dans ce séminaire, le problème du contrôle acoustique actif, dans une zone 3D prédéfinie d’une cavité, sera abordé. Plus précisément, la problématique de l’atténuation d'un bruit large bande dans une grande cavité sera considérée. Cette atténuation étant faite à l'aide d’actionneurs et de capteurs non colocalisés et ceci dans le cas où le bruit à atténuer n'est pas mesuré à sa source mais où l'on dispose d'une mesure de la pression acoustique en certains points de la cavité.

    • Turbulence dans les vibrations de plaques minces : transition et caractérisationCyril Touzé (IMSIA, ENSTA, Palaiseau)

      2015
      06
      30

      LAUM, salle de conférence, mardi 30 juin 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, June 30 2015, 11 a.m.

      Les vibrations de grande amplitude de plaques et coques minces peuvent montrer des dynamiques très complexes et fortement non linéaires. En particulier à grande amplitude on observe un spectre vibratoire large bande et une cascade d'énergie des basses vers les hautes fréquences. Cette cascade est typique des régimes turbulents et les vibrations non linéaires de plaques minces peuvent s'analyser dans le cadre de la théorie de turbulence d'onde. Dans ce séminaire on s'attachera dans un premier temps à expliquer comment le système transite à la turbulence lorsqu'il est forcé sinusoidalement avec une amplitude de forçage croissante. Dans un second temps on caractérisera l'état turbulent en comparant des résultats expérimentaux aux prédictions théoriques données dans le cadre de la turbulence d'ondes.

    • Non linear conduction via solitons in a mechanical topological insulatorVincenzo Vitelli (Instituut-Lorentz for theoretical physics, Leiden University, The Netherlands)

      2015
      06
      23

      LAUM, salle de conférences, mardi 23 juin 2015,  11 h 30

      LAUM, conference room, Tuesday, June 23, 2015, 11:30

      Networks of rigid bars connected by joints, termed linkages, provide a minimal framework to design robotic arms and mechanical metamaterials with intriguing acoustic properties. Here, we investigate a chain-like linkage that, according to linear elasticity, behaves like a mechanical topological insulator whose zero-energy modes are localized at the edge. Simple experiments we performed using prototypes of the chain vividly illustrate how the soft mode, initially localized at the edge, can in fact propagate unobstructed all of the way to the opposite end. Using real prototypes, simulations, and analytical models, we demonstrate that the chain is a mechanical conductor, whose carriers are nonlinear solitary waves, not captured within linear elasticity. Indeed, the linkage prototype can be regarded as the simplest example of a topological metamaterial whose mechanical excitations are moving domain walls between distinct topological mechanical phases.

    • Chaotic behavior of disordered nonlinear latticesHaris Skokos (Department of Mathematics and Applied Mathematics, University of Cape Town, South Africa)

      2015
      06
      23

      LAUM, salle de conférence, mardi 23 juin 2015, 10 h

      LAUM, conference room, Tuesday, June 23 2015, 10 a.m.

      We analyze mechanisms and regimes of wave packet spreading in nonlinear disordered media, where all linear modes are exponentially localized by disorder. Due to chaotic nonlinear interactions the initial localization is destroyed and wave packets eventually spread subdiffusively for small or mod- erate nonlinearities. In our study we consider the disordered variants of two typical one-dimensional Hamiltonian lattice models: the Klein-Gordon (KG) oscillator chain, and the discrete nonlinear Schr ̈odinger equation (DNLS). Performing extensive numerical simulations for different initial wave packet profiles, disorder strengths and nonlinearities, we determine the characteristics of the wave packet spreading. In addition, we compute the time dependence of the maximum Lyapunov exponent and the distribution of the associated deviation vector. We find a slowing down of chaotic dynamics, which does not cross over into regular dynamics up to the largest observed time scales. Nevertheless, chaos is still fast enough to allow the thermalization of the spreading wave packet. Our findings confirm that nonequilibrium chaos persist, fueling the prediction of a complete delocalization. We also explain the use of symplectic methods for the integration of both the Hamilton equations of motion and the variational equations needed for the evaluation of Lyapunov exponents.

    • Imagerie à fréquence arbitraire de modes à galerie écho à l’échelle du GHz à l’aide de laser à impulsions très brèvesSylvain Mézil (Hokkaido University, Sapporo, Japon)

      2015
      06
      16

      LAUM, salle de conférences, mardi 16 juin 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, June 16 2015, 11 a.m.

      Les modes à galerie écho (ou Whispering-Gallery Modes) ont été découvertes par Lord Rayleigh au début du XXième siècle. Ils sont caractérisés par la localisation de leur énergie à la circonférence d’un milieu elliptique (ou plus usuellement circulaire). Ces modes ont déjà été étudiés à différentes échelles, à la fois en optique et en acoustique.

      À l’échelle du GHz, un mode a déjà pu être observé sur un disque micrométrique à l’aide d’un laser à impulsion très brève en étudiant les ondes acoustiques de surface. Les systèmes opto-acoustiques classiques de pompe-sonde sont toutefois limités aux fréquences correspondant aux multiples entiers de la fréquence de répétition du laser, ce qui limite grandement le spectre des fréquences observable. Au cours de cet exposé, nous verrons un historique des ondes à galerie écho puis étudierons une nouvelle technique opto-acoustique afin de surmonter cette limite fréquentielle. Cette technique sera ensuite appliquée sur un disque micrométrique et de nombreuses fréquences seront étudiées afin d’extraire les courbes de dispersions de ces modes dans cet échantillon ainsi que le facteur de qualité d’un mode particulier.

    • Elastic metamaterial bandgaps and high order formulation of waveguides using wave finite element methodJosé Maria Campos dos Santos (Universidade Estadual de Campinas, Brésil)

      2015
      05
      26

      LAUM, salle de conférence, mardi 26 mai 2015, 11 h

      LAUM, conference room, Tuesday, May 26 2015, 11 a.m.

      In the first part of this talk, we consider a more general locally resonant elastic metamaterial for waveguides (rod-like) with periodically attached multi-degree-of-freedom spring-mass resonators mounted periodically. It is formulated using Wave Finite Element Method (WFEM) and simulated examples are used to compare with the results from the Spectral Element Method (SEM). In the second part we present three high order formulation of waveguides (Love, Mindlin-Hermmann and Doyle) for the Wave Finite Element Method (WFEM). The models are compared with the Elementary model and with that calculated by Finite Element Method (FEM) and Spectral Element Method (SEM) in terms of dynamic response and computational performance. Also, dispersion diagrams for all models of each method are presented and compared with the Lamb plate and among them.

    • Boundary layers and effective boundary conditions in linear elasticityAleksey V. Pichugin (Department of Mathematical Sciences, Brunel University London, R.-U.)

      2015
      05
      19

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 19 mai 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 19 2015, 11 a.m.

      Boundary layer expansion is an extremely powerful tool, which underlies a number of important analytical results in mechanics. However, whereas in fluid mechanics asymptotics for boundary layers are now relatively commonplace, the systematic application of similar ideas in solid mechanics is largely confined to the classic theories of simple structures, e.g. rods, plates and shells, especially in the work related to St Venant’s principle.

      In my talk I will attempt to show, using a selection of model examples, that the presence of boundary layers often provides means for a significant simplification of the underlying problem. Using variations of the boundary layer asymptotic method, originally created by Tikhonov, Vishik and Lyusternik, for thermoelasticity, piezoelectricity and Kirchhoff plate theory, in every case, I will extract the boundary layer solution and use it to reformulate the original problem in a reduced, effective form: the thermoelasticity without the temperature field, the piezoelectricity without the electric potential, the plate theory governed by the Helmholtz equation. In a sense, the resulting simplification is similar to the dimensional reduction achieved in the classical theories for simple structures.

      In every considered case, the resulting asymptotic equations can only be useful provided that one formulates appropriate effective boundary conditions to take care of the eliminated field components. This can be done by iterating boundary layer solution near the boundary and re- formulating the boundary conditions directly for the interior solution. Several boundary conditions of this kind will be derived and used to solve illustrative boundary value problems. 

    • Acoustic and electric Faraday cagesPaul A. Martin (Colorado School of Mines, Golden, E.-U.)

      2015
      05
      05

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 5 mai 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 5 2015, 11 a.m.

      A Faraday cage is used for shielding from external fields. We consider simple two-dimensional mathematical models of cages, using many identical small circles to represent the cross-sections of many parallel wires. The main emphasis of the talk will be on periodic configurations of N small circles distributed evenly around a large circle (a ring). We calculate the fields around the wires due to an ambient (or incident) field, and then we investigate what happens when N gets large so that the gaps between the wires shrinks. We expect that, in the limit, the cage will behave as a ring (with no gaps), and this expectation is confirmed. However, we will see that the limiting problem is approached very slowly.

    • Liner impedance determination from PIV measurements, and Investigation into bluff body roughness noiseAntoni Alomar (LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2015
      04
      14

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 14 avril 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 14 2015, 11 a.m.

      First, I will present the work I have been doing for the past year at LAUM, which focuses on the study of acoustic liners in ducts. Using PIV (Particle Image Velocimetry) we can measure the velocity field in the lined section of the duct. These measurements, together with an acoustic solver, have been used to educe the liner impedance. The current and future work focuses on the case with flow convection in the duct. In this situation, incoming sound waves can trigger hydrodynamic instabilities over certain types of liner, with feedback on the acoustic field. In the second part of the talk, I will present a summary of the work done during my PhD thesis in Southampton. There I studied experimentally the aerodynamic noise generated by a bluff body with large roughness, for application to air transport vehicles and in particular aircraft landing gears.

    • Indicateurs vibro-acoustiques pour la conception légère automobileMartial Nobou Dassi (LAUM, PSA)

      2015
      04
      07

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 7 avril 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 7 2015, 11 a.m.

      Dans le contexte de la réduction des gaz à effet de serre liés à l’industrie automobile, une des solutions envisagées est la réduction de la masse des véhicules par utilisation de matériaux composites. Toutefois, l’introduction de ces matériaux peut fortement modifier la conception automobile. Il est par exemple possible de construire une caisse en un nombre réduit de pièces, ayant une raideur plus homogène que celle des structures actuelles à ossature et panneaux. L’objectif du travail est cours est d’obtenir au travers d’indicateurs adaptés, un large aperçu des changements vibro-acoustiques associés à de telles modifications.

      La première partie du travail consiste en l’analyse des conséquences de l’introduction de matériaux nouveaux sur les transitions fréquentielles. En effet, ces transitions qui permettent de définir la limite d’utilisation des méthodes vibro-acoustiques lors de la conception sont fortement dépendantes du matériau utilisé. La seconde partie consiste en l’analyse des conséquences sur le comportement vibro- acoustique d’une nouvelle répartition de raideur dans la structure. Les indicateurs définis dans chaque partie constituent alors un guide de conception vibro-acoustique pour les modèles allégés. 

    • Méthodes haute-résolution appliquées à l'analyse des instruments à cordesVincent Fréour (LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2015
      03
      31

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 31 mars 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 31 2015, 11 a.m.

      Dans ce séminaire, je présenterai mon travail de postdoc dans la suite des travaux de thèse de Benjamin Elie au LAUM en 2013 et du projet ANR PAFI (Plateforme d'aide à la facture instrumentale). Trois axes seront abordés : 1- l'application de méthodes Haute Résolution (type ESPRIT) à l'analyse de réponses acoustiques de guitares en vue d'une categorisation des instruments à partir d'indicateurs d'emergence de modes de caisses, 2- l'utilisation de simualtions numériques comme outil de caractérisation de l'influence de parametres struturaux sur la réponse vibratoire d'un instrument (l'exemple du réglage de l'âme du violon sera présénté), 3- les derniers développements de PAFI corde, notamment via la mise en place d'une base donnée permettant un acces partagé entre chercheurs, étudiants et luthiers.

    • Nondestructive Evaluation for Space and AeronauticsCara A. C. Leckey (NASA Langley Research Center, E.-U.)

      2015
      03
      23

      LAUM, salle de conférence (4e étage), lundi 23 mars 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Monday, March 23 2015, 11 a.m.

      Nondestructive evaluation (NDE) and structural health monitoring (SHM) techniques are important for NASA missions in space exploration and aeronautics. Damage detection techniques help to ensure safety, reliability and durability of both space and aeronautic vehicles. This presentation will give a broad overview of NASA’s range of technical work, including research and development work performed at NASA Langley Research Center. The presentation will also provide an overview of the NDE research performed in the Nondestructive Evaluation Sciences Branch at NASA Langley. The presentation will focus on ongoing research into quantitative NDE/SHM techniques for advanced aerospace structures and materials (such as composites). The role of NDE/SHM simulation and modeling will be discussed, including examples showing the use of realistic ultrasonic simulations to aid the development of quantitative damage characterization methods.

    • Wave Based prediction techniques for the vibro-acoustic analysis of poroelastic materialsElke Deckers (KU Leuven, Belgique)

      2015
      03
      10

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 10 mars 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 10 2015, 11 a.m.

      Nowadays, the Finite Element Method (FEM) is most commonly used to model the behaviour of those materials. These calculations are time-consuming due to the complex and frequency dependent material properties, the high number of unknowns per node and the dense problem discretisations needed to capture the short wavelengths in the poroelastic response fields at higher frequencies. As a result, the use of the FEM is practically limited to low-frequency applications.

      The Wave Based Method (WBM) is a deterministic method, based on an indirect Trefftz approach. Contrarily to element-based approaches, the problem domain is partitioned into a small number of convex subdomains. Within each subdomain, the dynamic field variables are approximated using exact solutions of the dynamic equations. The wave functions may however violate the imposed boundary and interface conditions. These errors are minimized in an integral sense applying a Galerkin weighted residual scheme. The resulting matrices are small, enabling an efficient solution.

      Recently, this procedure has been extended for poroelastic materials. This seminar gives an overview of the different models available. When the Biot equations are considered, the dynamic field variables are approximated using a superposition of three types of globally defined wave functions, corresponding to the three wave types propagating in poroelastic materials. By embedding a priori knowledge in the numerical scheme a significant increase in modeling efficiency is realised. This procedure has been validated for Cartesian as well as axisymmetric coordinate systems.

      When inclusions are present in the problem geometry, the efficiency of the WBM is jeopardized due to the convexity requirement. The so-called Multi-Level approach overcomes this problem by subdividing the problem in different levels that only consider sole scatterers or the bounded domain without inclusions. The different wave fields are then combined using the superposition principle. Also periodic structures can be studied using these strategies.

      As is the case for 2D structural dynamics, singularities can be present in corner points of the problem domain where discontinuities exist in normal directions or in boundary conditions. In this case, the efficient solution of the WBM is hampered, since the applied wave functions are not capable to accurately capture the steep gradients in the singular corner. Using an asymptotic response analysis, a criterion can be derived to predict when singularities are present. For certain combinations of boundary conditions, a suitable set of enrichment functions is proposed. 

    • Insertion de couches viscoélastiques interlaminaires dans les sandwiches compositesAnnie Ross (LAVA, CCHP, CREPEC, École Polytechnique de Montréal, Québec, Canada)

      2015
      03
      03

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 3 mars 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 3 2015, 11 a.m.

      Ce séminaire débutera par une brève présentation de l’École Polytechnique de Montréal, du Laboratoire d’analyse vibratoire et d’acoustique (LAVA) et de la Chaire sur les composites à haute performance (CCHP), puis par un survol rapide des thématiques de recherche du LAVA.

      Le volet technique qui suivra portera sur l’ensemble d’un projet de quatre ans mis en œuvre en partenariat avec l’industrie aéronautique canadienne. Le projet consistait à développer une solution pour augmenter l’amortissement passif dans les structures composites à âme en nid d’abeille. Le principe d’amortissement viscoélastique intégré sera décrit. L’une des solutions proposées sera présentée. Les difficultés particulières associées à ce type de développement, notamment dans la fabrication du dispositif et les performances en tenue mécanique, seront discutées. La modélisation et les essais expérimentaux de validation ont montré un potentiel intéressant.

    • Modélisation vibro-acoustique en moyenne fréquence de systèmes mécaniques complexesLaurent Maxit (LVA, INSA, Lyon)

      2015
      02
      24

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 24 février 2015, 11 h

      LAUM conference room (4th floor), Tuesday, February 24 2015, 11 a.m.

      Dans ce séminaire, on présente deux stratégies différentes pour modélisation le comportement vibro-acoustique de systèmes mécaniques complexes dans les moyennes fréquences :

      - La première consiste à tirer les méthodes « basses fréquences » (de discrétisation par éléments type FEM/BEM) vers les moyennes fréquences à partir d’une sous-structuration par des fonctions de transfert condensées. On présentera ce type d’approche quand les sous-systèmes acoustiques ou vibro-acoustiques sont couplés par des surfaces et les fonctions de condensation sont définies sur des surfaces élémentaires appelées pavés. On aboutit alors à l’approche PTF (Patch Transfer Function) dont on illustrera différentes applications : assemblage de sous-systèmes acoustiques modélisés avec différentes méthodes ; prise en compte des matériaux absorbants et des structures micro-perforées dans un problème acoustique ; sous-structuration de problèmes vibro-acoustiques en fluide lourd ;

      - La seconde stratégie consiste à tirer la méthode « hautes fréquences » SEA (Statistical Energy Analysis) vers les moyennes fréquences en relâchant l’hypothèse d’équirépartition des énergies modales. On obtient alors l’approche SmEdA (Statistical modal Energy distribution Analysis) qui repose sur la connaissance des modes propres des sous-systèmes découplés. On présentera brièvement la formulation, les avantages et les limites de ce type de méthode ainsi que quelques applications pratiques.

    • Statistiques spatiales des cavités chaotiques ouvertes : applications aux cavités électromagnétiquesJean-Baptiste Gros (LPMC, CNRS, Université de Nice)

      2015
      02
      10

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 10 février 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 10 2015, 11 a.m.

      Durant ce séminaire je  présenterai les principaux résultats obtenus durant ma thèse au Laboratoire de Physique de la Matière Condensée à Nice. Ceux-ci portent principalement sur  l’étude des propriétés  statistiques  d'un  champ confiné  dans une enceinte  dont la géométrie est dite chaotique et présentant des mécanismes de pertes.

      Comme l’indique le titre du séminaire, nous avons utilisé comme support d’étude les cavités électromagnétiques. Plus précisément, nous nous somme intéressés aux cavités  tridimensionnelles appelées chambres réverbérantes à brassage de modes (CRBM), cousines  électromagnétiques des chambres réverbérantes acoustiques.

      Les CRBM  sont utilisées dans l'industrie pour tester l'immunité ou la susceptibilité des systèmes électroniques embarqués (avion, automobile , smartphone...) vis-à-vis des ondes électromagnétiques (EM) présentes dans leur environnement. Les CRBM doivent toutes répondre à un certain nombre de critères statistiques fixés par une norme internationale. Le critère principal étant l'obtention d'un champ dit ergodique (i.e. statistiquement uniforme et isotrope)  autour de l'objet sous test.

      Afin d'améliorer et de mieux maîtriser les propriétés statistiques de ces systèmes pour des fréquences proches de leur fréquence minimale d'utilisation, nous proposons de les rendre chaotiques afin de profiter des propriétés statistiques universelles des résonances des cavités chaotiques. Nous commencerons par montrer  comment rendre chaotique, par des modifications simples, des chambres réverbérantes conventionnelles, et comment étendre les prédictions de la théorie des  matrices aléatoire appliquée à l'hamiltonien effectif, permettant de décrire les systèmes chaotiques ouverts, au cas de systèmes  décrits par des champs vectoriels.

      Ensuite, nous comparerons, au moyen de simulations et d’expériences, les distributions d'intensité et les fluctuations des maxima du champ EM dans une CRBM  conventionnelle et dans une CR chaotique au voisinage de la fréquence  minimale d’utilisation. Ce travail illustre que les propriétés statistiques spectrales et spatiales universelles des CR chaotiques permettent de mieux répondre aux critères exigés par la norme internationale pour réaliser des tests de compatibilité électromagnétique. 

    • Mesure du champ vibratoire d'une structure par holographie optique numérique ultra-rapideJulien Poittevin (IRT Jules Verne, LAUM)

      2015
      02
      03

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 3 février 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 3 2015, 11 a.m.

      Les vibrations de structures sont de nature complexe dans des conditions de fonctionnement opérationnel. Pour cela, une analyse des champs vibratoires dans l’espace et dans le temps sont souhaités. De façon usuelle, les vibrations de structures sont étudiées en utilisant des accéléromètres ou un vibromètre-laser. Ces deux techniques fournissent des mesures ponctuelles. Nous proposons une nouvelle approche basée sur l’utilisation de l’holographie optique numérique. Cette technique interférométrique permet de fournir des mesures sans contact et plein champ avec une haute résolution spatiale. Au cours de ce séminaire, je présenterai les avancées de mes travaux de thèse, commencé en octobre 2012, et je décrirai le principe de la méthode, le dispositif expérimental et je montrerai des résultats expérimentaux obtenus sur des poutres, poutres trou noir et plaque trou noir.

    • Acoustique des bulles : du liquide bulleux à la mousseValentin Leroy (MSC, Université Paris Diderot)

      2015
      01
      27

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 27 janvier 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 27 2014, 11 a.m.

      La présence d'inclusions gazeuses dans un matériau change drastiquement ses propriétés acoustiques. Le séminaire en montrera quelques exemples. Depuis peu, nous nous intéressons au cas où la concentration en gaz devient très importante : les mousses. On montrera les premiers résultats expérimentaux, qui révèlent un comportement très dispersif, et on présentera un modèle simple dans lequel les films jouent un rôle central.


    • Acquisition indirecte de l’angle de lâcher d’une corde de guitareBertrand Scherrer (LMA, CNRS, Marseille)

      2015
      01
      20

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 20 janvier 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 20 2015, 11 a.m.

      Dans ce séminaire, je présenterai l’approche employée pour tenter d’extraire du son un paramètre de jeu de la guitare classique: l’angle de lâcher. Ce paramètre décrit l’angle avec lequel la corde est lâchée à la fin de l’interaction entre le doigt et la corde, dans un plan dont la corde est la normale. Ce travail s’appuie sur une modélisation incluant les deux polarisations transverses d’une corde couplée au corps de la guitare en utilisant le paradigme des guides d’ondes. Le processus permettant de remonter à l’angle de lâcher à partir d’un enregistrement sera détaillé et la plateforme d’analyse de signaux développée à cette fin sera ensuite présentée. Les résultats obtenus seront discutés, ainsi que les questions restantes.

    • Flash doctorants 2015Doctorants du LAUM en première année de thèse

      2015
      01
      13

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 13 janvier 2015, 10 h 30

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 13 2015, 10:30 a.m.

      Sylvain AMAILLAND

      VAGuE / VAS

      J.-H. Thomas, C. Pézerat, J.-C. Pascal

      Caractérisation de sources acoustiques par imagerie en écoulement d'eau confiné

      Justine CARPENTIER

      VAGuE / VAS

      C. Pézerat, J.-H. Thomas

      Compréhension des phénomènes générateurs du bruit acoustique dans les habitacles automobiles. Identification des sources et simulations

      Pablo C. IGLESIAS

      Matériaux / AMMP

      D. Lafarge

      Non local propagation of sound in metamaterials

      Océane GROSSET

      IRT - VAGuE / VAS

      C. Pézerat, J.-H. Thomas, F. Ablitzer

      Identification de la pression acoustique pariétale d’un écoulement turbulent excitant une structure légère

      Léo GUADAGNIN

      VAGuE / PIM & Transducteurs / CapA

      B. Lihoreau, P. Lotton, E. Brasseur

      Caractérisation et modélisation d'un capteur magnéto-dynamique : application à la captation des instruments à cordes

      ZHENG Liyang

      Matériaux / AMG

      V. Tournat, V. Gusev

      Granular acoustic metamaterials

    • Approximation de rang faible de problèmes vibratoires ou vibro-acoustiques avec incertitudesMathilde Chevreuil (GeM, Université de Nantes)

      2015
      01
      06

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 6 janvier 2015, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 6 2015, 11 a.m.

      Dans cet exposé je présenterai une stratégie numérique de réduction de modèle pour le calcul de la réponse de problèmes vibratoires ou vibro-acoustiques sur une large bande de fréquence en présence d’incertitudes. La méthode est basée sur les approximations de rang faible de la solution du problème stochastique avec une séparation espace/paramètres dans laquelle les paramètres modélisent les sources d’incertitude. La méthode est adaptée de façon à faciliter son implémentation en environnement industriel et ne fait appel qu’à un faible nombre de résolutions de problèmes déterministes.

    • Fluides légers thermo-visqueux : fondamentaux et applicationsMichel Bruneau (LAUM)

      2014
      12
      16

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 16 décembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, December 16 2014, 11 a.m.

      Cet exposé fait suite à mon séjour de recherche à Prague de septembre dernier et reprend dans les grandes lignes la conférence que j'ai donnée à la Société Tchèque d'Acoustique. Partant du contexte manceau de la naissance du LAUM puis d'un contexte historique très général (de Mersenne à Kirchhoff), l'exposé fera  d'abord mention des voies par lesquelles l'acoustique dans ces fluides est apparue au LAUM. Puis, après un rappel de la modélisation fondamentale de la propagation acoustique dans ces fluides ("back to basis"), nous ferons un tour d'horizon de divers travaux impliquant les phénomènes "thermo-visqueux" auxquels j'ai participé au cours des années passées.

    • Rectificateurs et diodes acoustiques : conception de nouvelles architectures, théories, expériencesThibaut Devaux (LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2014
      12
      09

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 9 décembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Dec. 9 2014, 11 a.m.

      Dans cette présentation, un dispositif de propagation asymétrique est présenté. Il est composé de deux parties élémentaires, une "convertissante" et une  "sélectionnante". Dans un premier temps, les phénomènes mis en jeu par les différentes parties du dispositif, ainsi que le concept général de l’architecture, sont détaillés.

      Après avoir dimensionné, conçu et caractérisé ces deux parties élémentaires du dispositif, le caractère asymétrique du dispositif rectificateur est étudié. Dans un premier temps, le rectificateur est excité par un signal sinusoïdal modulé en amplitude, dans un fonctionnement en mode continu et de quantifier avec une grande dynamique son caractère asymétrique. Dans un second temps, un signal plus large bande, de type paquet d'onde, est utilisé afin notamment d'analyser la largeur de bande fréquentielle de fonctionnement. Le régime impulsionnel, moyennant la conception d'un banc de mesure basé sur celui de la barre de Hopkinson, permet aussi de mesurer quantitativement les coefficients de réflexion et de transmission du dispositif ainsi que son coefficient d'asymétrie.

    • Nondestructive evaluation of composite structures: the Computer-Aided Tap Test (CATT)İmran Oral (Konya Necmettin Erbakan University, Konya, Turquie)

      2014
      12
      02

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 2 décembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Dec. 2 2014, 11 a.m.

      Composite materials are widely used in a number of industrial sectors from aviation, space, to boat building, automotive, and sports goods. In recent years composite structures have seen a substantial increase of their use in the new generation of airplanes. The nondestructive testing and inspection of composite structures, both for manufacturing quality assurance and for in-service damage detection, has prompted the development and adaptation of a number of methods and techniques over the years. Aside from visual inspection, manual, hearing-based, tap test is arguably the most practiced inspection technique on composites, especially on bonded sandwich structures. Over the years there have been three developments of instrumented tap test; all eliminated the human factor of reliance on operator hearing. These instrumented tap testers are the Woodpecker developed by Mitsui Heavy Industries, the Rapid Damage Detection Device (RD3) developed by the Boeing Company and licensed to WichiTech, and the Computer Aided Tap Tester (CATT) developed by the Iowa State University. The CATT which was developed to obtain meaningful engineering parameters from the instrumented tap tester and to generate scan images using the parameter, will be introduced with some examples of its applications.

      Keywords: Composites, Non-destructive Evaluation, Tap Test, Air Coupled UT.

    • 1) Résonances piégées dans les guides d'ondes... 2) Dynamique non linéaire d'un réseau d'aimants en répulsionMiguel Molerón (ETH Zürich, Suisse)

      2014
      11
      25

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 25 novembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Nov. 25 2014, 11 a.m.

      1/2. Résonances piégées dans des guides d'ondes et leur application à l'imagerie acoustique à haute résolution

      Un guide d'onde avec des variations symétriques de section présente des résonances piégées. Lorsque ces résonances sont excitées, elles génèrent un fort couplage entre les modes asymétriques du guide. Cela fait apparaître des phénomènes intéressants, notamment la transmission de modes évanescents et leur conversion en modes propagatifs. Nous étudions ces phénomènes et leur application à l'imagerie acoustique à haute résolution. Plus particulièrement, une technique est proposée permettant de visualiser uniquement les composants évanescents d'un champ acoustique.

      2/2. Dynamique non linéaire d’un réseau d’aimants en répulsion

      Ce travail montre une étude expérimentale, numérique, et théorique de la propagation d’ondes mécaniques dans un système non linéaire 1D composé d’aimants en répulsion. Dans ce système la non linéarité est introduite par la force de répulsion magnétique. Dans le cas d’un réseau homogène, ces systèmes supportent la propagation d’ondes solitaires avec un profil et une vitesse de propagation qui dépendent de l'amplitude. Nous étudions également l’apparition de modes localisés lorsque des défauts sont ajoutés dans la chaîne.

    • Cloaking and mechanical metamaterialsMuamer Kadic (Institute of Applied Physics, KIT, Karlsruhe, Allemagne)

      2014
      11
      24

      LAUM, salle de conférence (4e étage), lundi 24 novembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Friday, November 24 2014, 11 a.m. 

      Metamaterials are rationally designed man-made structures composed of functional building blocks that are densely packed into an effective material. They have been widely used by the cloaking community in order to design functional devices such as invisibility cloaks. A particular classes of mechanical metamaterials will be discussed (pentamode). Tailoring the effective properties such as wave velocities, density or anisotropy will be presented. A simple example of cloaking device in the quasi-static limit will be shown.

    • Déconvolution adaptative pour le contrôle non destructif par ultrasonsEwen Carcreff (IRCCyN, École Centrale de Nantes / LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2014
      11
      21

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 21 novembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Friday, November 21 2014, 11 a.m.

      Nous nous intéressons au contrôle non destructif par ultrasons des matériaux industriels. En pratique, les signaux réceptionnés par le transducteur ultrasonore sont analysés pour détecter les discontinuités de la pièce inspectée. L'analyse est néanmoins rendue difficile par l'acquisition numérique, les effets de la propagation ultrasonore et la superposition des échos lorsque les discontinuités sont proches. La déconvolution parcimonieuse est une méthode inverse qui permet d'aborder ce problème afin de localiser précisément les discontinuités. Ce procédé favorise les signaux parcimonieux, c'est-à-dire ne contenant qu'un faible nombre de discontinuités. Dans la littérature, la déconvolution est généralement abordée sous l'hypothèse d'un modèle invariant en fonction de la distance de propagation, modalité qui n'est pas appropriée ici car l'onde se déforme au cours de son parcours et en fonction des discontinuités rencontrées.

      Cette thèse développe un modèle et des méthodes associées qui visent à annuler les dégradations dues à l'instrumentation et à la propagation ultrasonore, tout en résolvant des problèmes de superposition d'échos. Le premier axe consiste à modéliser la formation du signal ultrasonore en y intégrant les phénomènes propres aux ultrasons. Cette partie permet de construire un modèle linéaire mais non invariant, prenant en compte l'atténuation et la dispersion. L'étape de modélisation est validée par des acquisitions avec des matériaux atténuants. La deuxième partie de cette thèse concerne le développement de méthodes dedéconvolution efficaces pour ce problème, reposant sur la minimisation d'un critère des moindres carrés pénalisé par la norme L0. Nous avons développé des algorithmes d'optimisation spécifiques, prenant en compte, d'une part, un modèle de trains d'impulsions sur-échantillonné par rapport aux données, et d'autre part le caractère oscillant des formes d'onde ultrasonores. En utilisant des données synthétiques et expérimentales, ces algorithmes associés à un modèle direct adapté aboutissent à de meilleurs résultats comparés aux approches classiques pour un coût de calcul maîtrisé. Ces algorithmes sont finalement appliqués à des cas concrets de contrôle non destructif où ils démontrent leur efficacité.

      This thesis deals with the ultrasonic non destructive testing of industrial parts. During real experiments, the signals received by the acoustic transducer are analyzed to detect the discontinuities of the part under test. This analysis can be a difficult task due to digital acquisition, propagation effects and echo overlapping if discontinuities are close. Sparse deconvolution is an inverse method that aims to estimate the precise positions of the discontinuities. The underlying hypothesis of this method is a sparse distribution of the solution, which means there are a few number of discontinuities. In the literature, deconvolution is addressed by a linear time-invariant model as a function of propagation distance, which in reality does not hold.

      The purpose of this thesis is therefore to develop a model and associated methods in order to cancel the effects of acquisition, propagation and echo overlapping. The first part is focused on the direct model development. In particular, we build a linear time-variant model that takes into account dispersive attenuation. This model is validated with experimental data acquired from attenuating materials. The second part of this work concerns the development of efficient sparse deconvolution algorithms, addressing the minimization of a least squares criterion penalized by a L0 norm. Specific algorithms are developed for up-sampled deconvolution, and more robust exploration strategies are built for data containing oscillating waveforms. By using synthetic and experimental data, we show that the developed methods lead to better results compared to standard approaches for a competitive computation time. The proposed methods are then applied to real non destructive testing problems where they confirm their efficiency.

    • Contributions à l'étude des machines thermoacoustiquesGuillaume Penelet (LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2014
      11
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 novembre 2014, 10 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Nov. 18 2014, 10 a.m.

      Jury :

      Le travail présenté dans cette soutenance d'Habilitation à Diriger les Recherches porte en grande partie sur l'étude des générateurs d'ondes thermoacoustiques. Le principe de fonctionnement de ces systèmes repose sur l'application d'un gradient de température élevé le long d'un matériau poreux (stack) placé dans un résonateur acoustique, ce qui donne lieu au delà d'un gradient seuil à la génération d'une onde acoustique auto-entretenue à la fréquence du mode le plus instable. Ces dispositifs peuvent être utilisés en tant que machines thermiques qui peuvent présenter des performances de bon niveau, et dont les caractéristiques (simplicité, neutralité environnementale) les rendent intéressantes pour diverses applications. Il peuvent également être vus comme des auto-oscillateurs dont le fonctionnement échappe encore à notre compréhension du fait de la complexité et de la variété des mécanismes non linéaires de saturation mis en jeu au delà du seuil de déclenchement de l'instabilité thermoacoustique. C'est essentiellement avec ce second point de vue que la description de ces systèmes est envisagée ici.

      La première partie de la présentation a pour objet de décrire succinctement la théorie linéaire sur la base de laquelle sont dimensionnées les machines thermoacoustiques, puis de présenter les principaux verrous qui restent à lever pour améliorer leur description. L'accent est mis sur la difficulté de décrire nombre de processus qui mettent en jeu l'interaction entre champ de température et champ acoustique, et dont la compréhension fine reste un objectif important qui dépasse à nos yeux le seul cadre des applications énergétiques. Le positionnement et les orientations de l'équipe de recherche du LAUM au sein de la communauté de chercheurs du domaine est également précisé.

      La seconde partie porte sur les principaux travaux et résultats d'études auxquels j'ai contribué. Les propos sont tout d'abord centrés sur l'étude expérimentale et théorique de la dynamique du déclenchement des auto-oscillations dans des dispositifs de géométrie simple, et visent notamment à mettre en lumière que sous certaines conditions, les modèles disponibles sont mis en défaut. Le développement et la mise en oeuvre de procédés de mesure spécifiques sont ensuite présentés: ces études portent sur la caractérisation du vent acoustique par Anémométrie Laser Doppler, sur la mesure des matrices de transfert du noyau thermoacoustique, et sur celle des fluctuations de masse volumique à proximité de l'extrémité chaude du stack par interférométrie holographique. Enfin, des études expérimentales mettant en jeu le forçage des auto-oscillations thermoacoustiques par une source sonore externe sont présentées; les résultats obtenus montrent qu'il est possible d'augmenter significativement les performances énergétiques d'une machine thermo-acousto-électrique, selon des mécanismes physiques qui restent pour l'heure inexpliqués.

    • Moteurs thermoacoustiques: phénomènes non linéaires de saturationCôme Olivier (LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2014
      10
      21

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 21 octobre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Oct. 21 2014, 11 a.m.

      Les moteurs thermoacoustiques sont des machines thermodynamiques qui utilisent l'interaction entre les phénomènes thermiques et acoustiques au voisinage de parois solides soumises à un fort gradient de température pour générer une onde acoustique auto-entretenue. L'intérêt technologique de ces moteurs est grandissant au vu de leur atouts : leur efficacité est potentiellement élevée, leur conception robuste et fiable car dénuée de pièces mobiles et leur impact environnemental est réduit car ils fonctionnent avec des gaz rares. Si la théorie linéaire de la thermoacoustique décrit bien le point de déclenchement de ces moteurs, leur fonctionnement est quant à lui régi par de nombreux effets non-linéaires. Ces phénomènes sont responsables de la saturation de l'amplitude des oscillations thermoacoustiques, soit par dissipation de l'énergie acoustique, soit par convection de la chaleur hors des éléments de conversion, ce qui vient limiter l'efficacité des moteurs thermoacoustiques. Cet exposé se penchera plus particulièrement sur deux effets non-linéaires.

      L'amplitude de la pression acoustique dans les moteurs thermoacoustique peut atteindre de très fort niveaux (supérieurs à 10% de la pression statique). Cependant, les observations expérimentales montrent que les fronts d'ondes thermoacoustiques se déforment peu dans la plupart des machines. Seuls quelques prototypes spécifiques ont pu clairement mettre en évidence le phénomène de propagation faiblement non linéaire, se traduisant par une cascade de l'énergie acoustique vers les hautes fréquences et pouvant aller jusqu'à la formation d'ondes de choc. Une modélisation analytique simplifiée de la propagation acoustique dans ces moteurs et proposée et permet de montrer dans quelles conditions ces chocs peuvent apparaître.

      D'autre part, l'approche la plus courante pour minimiser les inconvénients des effets non-linéaires consiste en l'ajout de composants de contre-action passif mis au point de manière semi-empirique. Une autre approche est proposé ici qui prend la forme d'un forçage acoustique, permettant de contrôler le champ acoustique (et par couplage la distribution de température) dans le moteur, afin d'améliorer les performances de la machine. Des résultats expérimentaux sur un prototype de générateur thermo-acousto-électrique seront présentés, ainsi qu'une première ébauche de la modélisation de ce prototype, devant in fine permettre d'affiner la compréhension de ces résultats.

    • Laser ultrasonics in glasses: Tilted laser beam, bulk waves, ZGV Lamb modes, and applications.Samuel Raetz (LAUM, CNRS, Université du Maine)

      2014
      10
      14

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 14 octobre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Oct. 14 2014, 11 a.m.

      Useful for local and contactless measurements of the mechanical properties of a material, the technique of laser ultrasonics is the purpose of numerous studies both in laboratories and in industrial contexts. The glass industry, whose products meet the qualifier "low optical absorption," has recently shown interest in this kind of measurements. Nowadays, the thermoelastic generation of elastic waves in metal or composite plates has been much analyzed. In these materials of usually strong optical absorption, the thermoelastic source lies on the surface of the sample. Thus, the elastic waves are not very sensitive to the angle of incidence of the laser beam. In contrast, in low optical absorption media, such as glasses, the light penetrates in the sample over a substantial distance that may even be equal to the thickness of the sample. The heating then leads to thermal stresses in the volume of the material.

      Many experimental and theoretical studies have been conducted to better understand the ultrasound generation process taking into account the laser penetration. However an angle of light incidence normal to the sample surface has always been considered. The purpose of my research so far has been to analyze the effects on the ultrasound generation process in glasses of the asymmetry caused by tilting the incident laser beam. Analytic calculations and experimental measurements have demonstrated that such a tilted incident laser light strongly affects the generation of both bulk elastic waves and zero-group velocity (ZGV) Lamb modes.

      Together with the analysis of the outstanding features of elastic waves generated by a tilted volume thermoelastic source is proposed a presentation of some interesting applications. A particular processing of experimental results is demonstrated to allow the simultaneous measurements of mechanical properties and of the complex index of light refraction of a sample. A really precise measurement of Poisson’s ratio on glasses with different chemical compositions is proposed. The use of laser-generated ZGV Lamb modes to characterize the level of coupling at the glass/polymer interface in a laminated glass is also investigated. The research activities in which I am involved since my arrival at LAUM are eventually and quickly exposed.

    • Recent development of time-resolved two-dimensional surface acoustic wave imaging in GHz frequency regionOsamu Matsuda (Hokkaido University, Japon)

      2014
      10
      07

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 7 octobre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, October 7 2014, 11 a.m.

      In various application of the acoustic waves, the visualization of their propagation would be an efficient tool to understand what is actually going on in the target. We have been developing a time-resolved two-dimensional surface acoustic wave imaging technique which is capable to observe the GHz surface acoustic waves. In this talk, the principle of the technique is briefly explained, and then some recent results on the two-dimensional phononic crystals are shown. Finally, the principle of the arbitrary frequency control, which is a recent extension of the existing method, is explained. The applicability of this new technique is demonstrated on the measurement of the whispering gallery acoustic modes on the copper disks.

      [1] Y. Sugawara, O. B. Wright, O. Matsuda, M. Takigahira, Y. Tanaka, S. Tamura, and V. E. Gusev, Phys. Rev.  Lett. 88, 185504 (2002).

      [2] T. Tachizaki, T. Muroya, O. Matsuda, Y. Sugawara, D. H. Hurley, and O. B. Wright, Rev. Sci. Instrum. 77, 043713 (2006).

      [3] S. Kaneko, O. Matsuda, and M. Tomoda, AIP adv. 4, 017142 (2014).

    • Invariants of broken discrete symmetries in wave physics and their applicationsFotis K. Diakonos (Université d'Athènes, Grèce)

      2014
      09
      30

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 30 septembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Sept. 30 2014, 11 a.m.

      It is shown that wave propagation in one dimensional media with local inversion or translation symmetry is characterized by spatially constant, non-local currents. These map the wave function from an arbitrary spatial domain to any symmetry-related domain, generalizing the parity and Bloch theorems to the case when the corresponding symmetry is globally broken but retained at a local scale. The relation of properties of these currents to the emergence of perfect transmitting resonances as well as the possibility to use local symmetries to control transmission in wave propagating devices is discussed.

    • Experimental studies on combustion instabilities of low-emission gas-turbine combustors at JAXAShigeru Tachibana (Japan Aerospace Exploration Agency)

      2014
      09
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      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 23 septembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, Sept. 23 2014, 11 a.m.

      Combustion instability has become a main technical challenge in the development of low-emission combustors of aero and land-based gas-turbine engines as it may cause catastrophic damages to the combustion chambers and, in some cases, other engine components. Therefore, combustion stability (measured by dynamic pressure levels) is one of the major performance requirements of low-emission combustors. In this talk, experimental studies on self-excited combustion instabilities of a lab-scale gas-turbine model combustor and a more practical, i.e., high-pressure and temperature, single-sector jet-engine combustor are introduced. Optical measurements, such as the OH* chemiluminescence, OH-PLIF, LIPS (Laser Induced Plasma Spectroscopy) and PIV, have been performed. Time-lag characteristics, the local Rayleigh index maps and dynamic flame behaviors are discussed in order to clarify driving mechanisms of the thermo-acoustic instabilities. Also, results of an active control of combustion instability and an instability monitoring technique will be briefly introduced.

    • Phononic Metamaterials: The Big, the Small and the NonlinearMahmoud I. Hussein (University of Colorado, Boulder, E.-U.)

      2014
      09
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      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 5 septembre 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Friday, Sept. 5 2014, 11 a.m.

      Phonons may be understood as elastic waves, or transmitted vibrations, that take root at the material level. Although the study of phonons is a core discipline in conventional condensed matter physics, their analysis and manipulation over multiple scales - an area that has recently been termed photonics - is opening up a new technological frontier with a potential impact that could match that of electronics almost half a century ago. Broadly speaking, most phononic materials exhibit some form of crystal-like periodicity - which can be in the constituent material phases, the internal geometry, or even the boundary conditions. In addition to this engineered symmetry, it is also possible to introduce local resonators within, or attached to, the body of the material to further affect intrinsic properties. Recent research has shown that local resonances are capable of giving rise to a remarkable assortment of physical phenomena and overall properties that are not possible, or even conceivable, using conventional materials. These favorable qualities include low frequency stop bands where attenuation of long waves takes place, negative effective properties, group velocity reduction, among others.

      In this seminar, I will present an overview of our research in the area of phononic metamaterials. The first part of the talk will consider locally resonant elastic metamaterials at the macroscale (the Big) with emphasis on design and the effects of finite deformation (the Nonlinear) on the band structure. In the second part, I will present the concept of a nanophononic metamaterial (the Small) in which a novel mechanism in phonon transport is revealed that allows the thermal conductivity to be reduced without impacting the electrical conductivity - a scenario that is highly advantageous for thermoelectric energy conversion. 

    • Nonlinear acoustic propagation effects in trumpets and trombonesPablo Luis Rendón Garrido (UNAM, Mexique)

      2014
      06
      17

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 17 juin 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, June 17 2014, 11 a.m.

      Transient and stationary waves are studied inside trumpets and trombones in order to establish whether nonlinear steepening occurs inside trumpets and trombones for a variety of dynamic levels. Although it is possible to determine that steepening does occur in some cases through examination of the time signal, an analysis of the power spectral density provides a more comprehensive measure of the scale of the nonlinear steepening. Shocks can also be produced inside the instruments, which are then observed as they radiate away from the instruments by using Schlieren imaging.

    • Discrete element modeling of triggered slip in sheared granular layers: insights for dynamic earthquake triggering and induced seismicityBehrooz Ferdowsi (ETH Zürich, Suisse)

      2014
      06
      10

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 20 mai 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 20 2014, 11 a.m.

      Recent seismological observations based on new, more sensitive instrumentation show that seismic waves radiated from large earthquakes can trigger other earthquakes globally. This phenomenon is called dynamic earthquake triggering and is well-documented for over 30 of the largest earthquakes worldwide. Granular materials are at the core of mature earthquake faults and play a key role in fault triggering by exhibiting a rich nonlinear response to external perturbations. The stick-slip dynamics in sheared granular layers is analogous to the seismic cycle for earthquake fault systems. In this research effort, we characterize the macroscopic scale statistics and the grain-scale mechanisms of triggered slip in sheared granular layers. We model the granular fault gouge using three-dimensional discrete element method simulations. The modeled granular system is put into stick-slip dynamics by applying a confining pressure and a shear load. The dynamic triggering is simulated by perturbing the spontaneous stick-slip dynamics using an external vibration applied to the boundary of the layer. The influences of the triggering consist in a frictional weakening during the vibration interval, a clock advance of the next expected large slip event and long term effects in the form of suppression and recovery of the energy released from the granular layer. Our study suggests that above a crit- ical amplitude, vibration causes a significant clock advance of large slip events. We link this clock advance to a major decline in the slipping contact ratio as well as a decrease in shear modulus and weakening of the granular gouge layer. We also observe that shear vibration is less effective in perturbing the stick-slip dynamics of the granular layer. Our study suggests that in order to have an effective triggering, the input vibration must also explore the granular layer at length scales about or less than the average grain size. The energy suppression and the subsequent recovery and increased activity period in our model explain the abundance of observations that support the hypothesis of the delayed dynamically triggered earthquakes, as well as provide clues for improving the methods for identifying triggered earthquakes. The re- sults of our simulations also provide a physical basis for the methods suggesting time intervals of increased hazard following the occurrence of major earthquakes.

      This research was carried out during PhD studies of Behrooz Ferdowsi at ETH Zurich and under su- pervision of Prof. Jan Carmeliet and co-supervision of Dr. Michele Griffa, in collaboration with Los Alamos National Laboratory (NM, USA) Geophysics group (Dr. Paul Johnson) and Pennsylvania State Univeristy (Prof. Chris Marone).


    • An introduction to High Frequency Homogenization with applicationsMichael J. A. Smith (Institut Fresnel, CNRS, Marseille)

      2014
      06
      03

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 3 juin 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, June 3 2014, 11 a.m.

      In this talk I will discuss a methodology for homogenizing periodic structures at frequencies away from the bottom of the spectrum. Classical homogenization is restricted to this quasi-static limit however, as the name suggests, there is no such restriction for HFH. Using this homogenization procedure we can show the extension from the classical eigenvalue problem in the fundamental cell to the full two-dimensional array problem at points of high symmetry, and subsequently compute asymptotic approximations to the band structure of a crystal. Consequently, at certain frequencies it is possible to homogenize the crystal and this will be demonstrated with a series of examples for a source in a finite crystal.

    • Évolution des critères d'appréciation de la qualité du vin des années 1500 aux années 1820Benoît Musset (CERHIO, Université du Maine)

      2014
      05
      27

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 27 mai 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 27 2014, 11 a.m.

      Le 16e siècle est encore dominé par la grille aristotélicienne / galénique des éléments / humeurs d'essence médicale, qui conduit à valoriser certains types de vin (plutôt des rouges ou plutôt rosés très légers). Dans le courant du 17e siècle est construite une grille purement esthétique fondée sur le goût aristocratique, passant par une série d'analogie entre le vin / les valeurs sociales, et déterminant une hiérarchie très strict des vins (Bordeaux, Bourgogne + Champagne / le reste). Dans ses grandes lignes, le système d'appréciation normatif actuel est en place dans les années 1820.

    • Contrôle des pressions acoustiques et respiratoires dans le jeu du tromboneVincent Fréour (McGill University, Canada / LAUM)

      2014
      05
      13

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 13 mai 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 13, 2014, 11 a.m.

      Chez certains instruments à vent, la problématique du couplage acoustique entre l’anche (lipale chez les cuivres) et le conduit vocal est une question importante susceptible d'apporter des éléments nouveaux en termes de synthèse sonore, de facture instrumentale, ou encore de pédagogie musicale.

      Dans cet exposé, je présenterai mon travail de thèse portant sur l’étude de l'interaction acoustique entre les lèvres, l'instrument et le conduit vocal dans le jeu du trombone. Ce travail se décompose en trois parties: 1) une étude expérimentale “in-vivo” menée sur un  groupe de trombonistes (élèves et enseignants de la faculté de musique de l'Université McGill), 2) une étude “in-vitro” conduite sur un système de bouche artificielle automatisée développé à l'IRCAM, et visant à simuler différentes conditions de couplage avec la cavité buccale, 3) une étude numérique utilisant différents modèles physiques de lèvres.

      Les résultats révèlent une influence importante du conduit vocal sur l'auto-oscillation des lèvres, notamment dans le registre aigue de l'instrument. Cette influence semble également dépendre de conditions de phases discutées sur la base des résultats “in vitro” et numériques.

      Par ailleurs, une étude portant sur le contrôle des pressions respiratoires menée sur un sujet tromboniste sera également présentée. Cette étude vise à caractériser la relation entre contrôle respiratoire et descripteurs acoustiques haut niveau, ainsi qu’à mettre en évidence certains liens possibles entre activité respiratoire et contrôle acoustique du conduit vocal.

    • Méthodes ultrasons laser pour la caractérisation non destructive des matériauxNikolay Chigarev (LAUM)

      2014
      05
      06

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 6 mai 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 6 2014, 11 a.m.

      Les techniques opto-acoustiques sans contact sont intéressantes dans de nombreuses situations, comme par exemple la réalisation de mesures acoustiques en environnements hostiles (hautes pressions statiques, hautes températures…) ou la caractérisation de structures de tailles micrométriques voire nanométriques. Le caractère sans contact se prête bien à l’imagerie ultrasonore à des échelles diverses, en raison de la grande plage de fréquences acoustiques mises en jeu, de DC à plusieurs GHz. Dans cette présentation, les résultats récents obtenus au LAUM et les projets en cours en ultrasons laser sont exposés.

    • Analyse de modèles d’impédance avec écoulement dans le domaine temporelGwenaël Gabard (ISVR, Southampton, RU)

      2014
      04
      15

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 15 avril 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 15, 2014, 11 a.m.

      Le modèle le plus utilisé pour représenter un traitement acoustique en présence d'un écoulement rasant est la condition d’impédance de Myers qui représente la couche limite de l’écoulement moyen comme une simple discontinuité de vitesse. Cette simplification présente plusieurs inconvénients: la condition de Myers s’avère mal posée dans le domaine temporel, et ne fournit pas de prédictions suffisamment précises de l’atténuation acoustique. Dans cette présentation une solution analytique est décrite pour la réflexion d'une onde acoustique par une impédance avec écoulement. Cette solution permet de mieux comprendre certains aspects, comme le comportement de l’instabilité et la présence d'ondes de surface. Dans un deuxième temps, une analyse d'un modèle numérique basé sur la condition de Myers est présentée, avec pour but d'expliquer les différences observées entre les propriétés théoriques de cette condition d’impédance et le comportement des modèles numériques.

    • Effet de l’inharmonicité des fréquences de résonance pour les instruments à anche simpleJean-Baptiste Doc (LMA, CNRS, Marseille)

      2014
      04
      08

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 8 avril 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 8, 2014, 11 a.m.

      Les instruments de musique à vents sont construits autour de formes géométriques simples (tube cylindrique, cône ...). La fabrication de ces instruments sous leurs forme finale impose d'apporter des modifications au guide d'onde de base : des trous latéraux sont percés et une embouchure y est ajoutée (ce qui implique de tronquer le cône pour les saxophones). Ces modifications ont notamment pour conséquence d'altérer l'harmonicité des fréquences de résonance de l'instrument.

      Si l'effet de l'inharmonicité des résonances sur la justesse de jeu a déjà été traité, son impact sur la nature des auto-oscillations produites n'est pas encore parfaitement compris. Une première étude sur ce sujet est réalisée à partir des modèles usuels d'instruments à anche simple. Cela permet de mettre en avant le rôle clef de l'inharmonicité sur la production de régimes d'oscillation quasi-périodiques. Une étude expérimentale complète ces premiers résultats en montrant que l'inharmonicité conditionne également la nature des régimes d'oscillation périodiques (sélection du registre).

      Enfin, les différents outils mis au point pour cette étude sont utilisés pour faciliter la conception d'un saxophone traversier (analogie cylindrique des résonateurs coniques). En effet, la présence d'une embouchure sur ce genre de dispositif perturbe fortement la production d'oscillations périodiques. Un premier prototype de saxophone traversier jouable sera présenté.

    • Quelques applications des cristaux phononiques et des métamatériaux acoustiquesAnne-Christine Hladky-Hennion (IEMN, CNRS, Lille)

      2014
      04
      01

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 1er avril 2014, 13 h 30

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 1st, 2014, 1.30 p.m.

      Les cristaux phononiques (CP) sont des structures périodiques permettant d’obtenir des propriétés inhabituelles de propagation d’onde. De nombreuses applications potentielles ont ainsi été étudiées comme le filtrage et le démultiplexage en fréquence, l'isolation acoustique, le guidage d'onde, la "cape d'inaudibilité", la réfraction négative et la super-résolution, pour des domaines d'applications variés comme les composants pour les télécommunications, l'imagerie ou la furtivité acoustique.

      Cet exposé se concentre sur deux sujets abordés en détails dans le groupe acoustique de l’IEMN. Dans les deux cas, les propriétés des cristaux phononiques sont étudiées dans la limite des grandes longueurs d’onde (adaptation à un milieu) ainsi que leurs propriétés à plus hautes fréquences, propriétés qui apparaissent à l’échelle de la longueur d’onde (focalisation, contrôlabilité).

      Le premier sujet traite de la réfraction négative d’ondes acoustiques, obtenue avec un réseau hexagonal de bras métalliques (Figure ci-dessous, gauche). On montre que, dans la limite des grandes longueurs d’onde, la densité et l’élasticité de la structure sont équivalentes à celles de l’eau, cette structure est donc plus communément appelée ‘metal water’. A plus haute fréquence, la structure métallique présente un indice de réfaction négatif en parfait accord avec l’eau environnante. De par cette propriété, une lentille plate immergée dans de l’eau est capable de focaliser les ondes. Les résultats numériques et expérimentaux pour cette structure sont présentés et mettent en évidence la focalisation des ondes (Figure ci-dessous, droite).

      Le deuxième sujet traite de l’accordabilité des cristaux phononiques. En effet, peu de cristaux phononiques ont été intégrés dans des dispositifs fonctionnels, partiellement à cause de leur manque de flexibilité : les propriétés de l'onde élastique, souvent obtenues dans une gamme de fréquence réduite, sont complètement déterminées par la géométrie et les propriétés des matériaux constitutifs lors de l'étape de fabrication. L’intégration de matériaux piézoélectriques dans ces structures permet d’envisager le développement de cristaux phononiques dont les propriétés de propagation sont contrôlées électriquement après fabrication. La géométrie considérée dans ce travail est un cristal phononique à une dimension constitué par de couches piézoélectriques dont chaque surface est recouverte d’une électrode, connectée à une impédance électrique (Figure ci-dessous, gauche). Selon les arrangements, des propriétés différentes peuvent être obtenues dans la limite des grandes longueurs d’onde en fonction de l’impédance électrique. Ensuite, à plus haute fréquence, le contrôle des bandes interdites est obtenu en modifiant l’impédance électrique (court-circuit, circuit ouvert ou capacité). L’accordabilité est clairement montrée aussi bien numériquement qu’expérimentalement (Figure ci-dessous, droite).

       

    • Pinces acoustiques et pression de radiation à partir d'un faisceau acoustique uniqueDiego Baresch (d'Alembert, UPMC, Paris)

      2014
      03
      25

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 25 mars 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 25, 2014, 11 a.m.

      Les forces de "pression de radiation" qu'une onde acoustique peut exercer sur un objet résulte de l'interaction non-linéaire entre l'onde incidente qui échange un flux de quantité de mouvement avec l'objet par diffusion acoustique.

      Nous avons étudié cet effet non-linéaire dans un contexte de piégeage et de manipulation sans contact d'un objet, on parle alors de "pince acoustique". L'utilisation de ces forces s'est révélée extrêmement féconde pour des expériences de lévitation acoustique de particules suspendues dans un fluide puis son application à l'étude, tri et séparation de particules (pouvant être biologiques ou biomédicales). Néanmoins, la limite majeure de ce mode de piégeage réside dans l'établissement d'un système d'ondes stationnaires (en général unidirectionnel) qui ne permet pas d'obtenir une "pince acoustique" à proprement parler. Cela nous a amené à introduire l'utilisation d'un faisceau acoustique particulier, le vortex acoustique. Son front d'onde hélicoïdal lui confère des caractéristiques uniques pour manipuler des objets. L'exposé abordera une généralisation importante de la théorie de la pression de radiation qui s'exerce sur une sphère ainsi que les expériences associées qui ont permis de démontrer que le vortex acoustique permet de piéger, translater, voire de tourner un objet, ce qui pourrait être la clé pour donner à la "pince acoustique" une véritable dextérité de préhension.

    • Caractérisation et identification des non-linéarités d'origine mécanique dans un haut-parleurBalbine Maillou (LAUM)

      2014
      03
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 mars 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 18, 2014, 11 a.m.

      Le comportement en régime non-linéaire du haut-parleur électrodynamique fait encore aujourd’hui l’objet de nombreuses études. Les non-linéarités générées en cas de forts niveaux d’excitation électrique peuvent être d’origines électrique, mécanique ou acoustique. L’étude présentée ici porte plus spécifiquement sur le comportement mécanique en basses fréquences de l'équipage mobile (suspensions, membrane et porte-bobine), lorsque celui-ci est soumis a un déplacement de grande amplitude. Dans le cadre de cette étude, un banc de mesure instrumenté multi-capteurs a été élaboré et permet de caractériser l’équipage mobile une fois celui-ci découplé de la partie « moteur magnétique ». En particulier, ce banc permet la mesure de la force subie par l’équipage mobile lorsqu'il est soumis a différents déplacements sinusoïdaux contrôlés en amplitude et en fréquence, via un pot vibrant. 

      Pour de forts niveaux de sollicitation, le pot vibrant est une source électroacoustique non-linéaire et le déplacement imposé à l'équipage mobile peut être faiblement distordu. Afin de s'affranchir de l'influence de la distorsion induite par le pot vibrant, une nouvelle méthode d'identification de système non-linéaire a été récemment développée et est décrite ici. Elle est basée sur l'estimation des paramètres d'un modèle du type Hammerstein généralisé, modèle de comportement non-linéaire sans a priori physique et dérivé de la formulation de Volterra. Les limites de l'emploi de cette formulation pour modéliser un équipage mobile sont discutées. 

      Une fois les non-linéarités dues au pot vibrant prises en compte, la réponse théorique de l'équipage mobile à un sinus pur est connue. Les résultats présentés et discutés mettent en évidence un taux de distorsion du signal de force pouvant être très important, croissant avec le niveau d'excitation, pour toutes les fréquences testées. Les différentes lois de comportement force-déplacement observées sont non-linéaires et hystérétiques. 

      Enfin, les paramètres du modèle Hammerstein généralisé permettent d'estimer certains paramètres de modèles physiques non-linéaires proposés dans la littérature, comme la raideur et l'amortissement. L'évolution de ces grandeurs est discutée.

    • La méthode TRAC et ses applications : reconstruction de signaux et identification d'objetsMarie Kray (Mathematisches Institut, Universität Basel, Suisse)

      2014
      03
      11

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 11 mars 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 11 2015, 11 a.m.

      Nous présentons une méthode de retournement temporel avec conditions aux limites absorbantes (TRAC). Cette méthode permet de « recréer le passé » sans connaissance de la source qui a émis les signaux rétro-propagés. Nous proposons deux applications aux problèmes inverses : la réduction de la taille du domaine de calcul en redéfinissant une surface de référence virtuelle sur laquelle les récepteurs semblent positionnés, et la détermination de la localisation d'une inclusion inconnue à partir de mesures au bord. La méthode TRAC ne nécessite aucune connaissance a priori des propriétés physiques de l'inclusion. Des tests numériques effectués sur l'équation des ondes illustrent l'efficacité de cette méthode, qui se révèle être très robuste vis-à-vis du bruit sur les données.

      We introduce time reversed absorbing conditions (TRAC) in time reversal methods. They enable one to "recreate the past" without knowing the source which has emitted the signals that are back-propagated. We present two applications in inverse problems: the reduction of the size of the computational domain and the determination, from boundary measurements, of the location and volume of an unknown inclusion. The method does not rely on any a priori knowledge of the physical properties of the inclusion. Numerical tests with the wave equation illustrate the efficiency of the method. This technique is fairly insensitive with respect to noise in the data.

    • Surface plasmon hybridization in the strong coupling regime in gain structuresAurore Castanié (Laboratoire C. Coulomb, Université Montpellier 2)

      2014
      02
      25

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 25 février 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 25, 2014, 11 a.m.

      Les plasmons de surface sont des modes non-radiatifs qui vivent à l'interface d'un diélectrique et d'un métal. Ils peuvent confiner la lumière à des échelles sub-longueur d'onde. Néanmoins, leur propagation reste limitée par les pertes inhérentes au métal qui entraînent une absorption rapide du mode.  L'objet de cet exposé est l'étude du couplage des plasmons de surface dans des structures planes métallo-diélectriques et plus particulièrement la démonstration de l'obtention d'un régime de couplage fort entre un plasmon de surface et un mode guidé. L'obtention des propriétés des différents modes nécessite le prolongement des solutions dans le plan complexe définissant la constante de propagation. La méthode de résolution ainsi utilisée est plus particulièrement discutée. Elle permet d'avoir accès aux coefficients de réflexion et de transmission mais aussi aux termes d'absorption, très importants pour tout parallèle avec les réalisations expérimentales.

      Je mets alors en évidence une augmentation de la longueur de propagation pour le mode hybride plasmon dont le confinement reste celui d'un mode de surface. Des oscillations de Rabi temporelles et spatiales sont aussi observées. Finalement, un gain linéaire est ajouté dans les différentes couches de la structure pour en étudier l'effet. L'ajout de gain dans la couche intermédiaire entre les deux modes couplés a pour conséquence l'exaltation de la longueur de propagation des modes et plus particulièrement du mode hybride plasmon qui peut alors se propager au-delà du millimètre.

    • Étude de la dynamique des ruptures par interférométrie des tavelures ultrasonores et par élastophotométrie : de la nucléation à l'effet des hétérogénéitésSoumaya Latour (Laboratoire de géologie, ENS, Paris)

      2014
      02
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 février 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 18 2014, 11 a.m.

      L'étude de la dynamique des ruptures de cisaillement est de première importance pour la compréhension des phénomènes à la source des tremblements de terre. Dans ce séminaire, nous présenterons les résultats de deux expériences qui permettent de visualiser et de caractériser la propagation des ruptures. Dans la première , nous utilisons l'interférométrie des tavelures ultrasonores pour observer, dans un gel hydro-organique (PVA) différentes dynamique de glissement contrôlées par l'interface de friction. Dans la deuxième, nous utilisons l'élastophotométrie pour caractériser la nucléation des ruptures dans une plaque de polycarbonate et nous proposons un modèle empirique. Les résultats de ces expériences sont discutés dans le cadre de la sismologie.

    • Calcul de fréquences propres dans des réseaux de guides d’ondes acoustiquesGeorges Le Vey (Irccyn, CNRS, École des Mines de Nantes)

      2014
      02
      11

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 11 février 2014, 11 h

      LAUM conference room (4th floor), Tuesday, February 11 2014, 11 a.m.

      Si l’on connaît depuis bien longtemps maintenant les méthodes de résolution de l’équation des ondes dans des sous-ensembles de Rn (n = 1, 2 ou 3), de nombreux domaines de la physique et de l’ingénierie ont mis en évidence l’intérêt de résoudre par des méthodes appropriées cette équation (et d’autres de la physique mathématique) dans des parties connexes de Rn où la propagation est essentiellement monodimensionnelle mais qui ne se réduisent pas à un intervalle de R. Un modèle naturel de tels domaines est celui d’un réseau ou d’un graphe, interconnectant des intervalles élémentaires de R. Depuis le milieu des années 1980, principalement dans la communauté mathématique, des méthodes de résolution du Laplacien sur des réseaux ont été développées, avec des applications nombreuses. Dans cet esprit, des modèles d’instruments de musique à vent, avec ou sans trous latéraux, ont été développés récemment par l’auteur.

      L’exposé présentera les principaux points de la méthode et quelques résultats, aussi bien sur des réseaux 1D (qui peuvent apparaître à première vue paradoxaux et de peu d’intérêt) que sur des réseaux 2D. 

    • Machine Listening in Complex Environments. Some challenges in understanding musical and environmental soundsMathieu Lagrange (Irccyn, CNRS, École Centrale de Nantes)

      2014
      02
      04

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 4 février 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 4, 2014, 11 a.m.

      Designing computational auditory models raises questions about how humans and animals actually make sense of a complex sound environment and how those process can be computationally implemented. In this talk, we will cover some aspects of this problem by discussing recent results that provide answers to the following questions: 
      • Is there a need for segregating elements of interest ? 
      • What models can be relevant for representing complex scenes in a generic way ? 
      • Is it meaningful to evaluate computational systems using artificial data ?
      Examples will be provided using experiments done with musical and environmental audio corpora.
    • Systèmes hybrides actifs/passifs pour le contrôle simultané de l’absorption et de l'isolement acoustiquesManuel Melon (LMSSC, CNAM, Paris / LAUM)

      2014
      01
      28

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 28 janvier 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 28 2014, 11 a.m.

      Les matériaux absorbants hybrides actifs/passifs permettent d'obtenir de bonnes performances d'absorption sur une large plage fréquentielle. L'étape suivante consiste à concevoir des systèmes assurant à la fois une bonne absorption et un bon isolement acoustique. Ces systèmes trouveraient des applications potentielles dans les domaines du bâtiment ou des salles de spectacles. Dans ce but, un prototype hybride actif/passif à contrôle local composé de deux haut-parleurs dont l’un est placé à l'arrière d'une couche poreuse a été étudié afin de valider la faisabilité d’un contrôle simultané des coefficients de réflexion et de transmission. La qualité du contrôle obtenu est étudiée en incidence normale à l’aide de simulations numériques et de mesures dans un tube à ondes guidées. Cette première étude unidimensionnelle est ensuite étendue au cas du rayonnement dans un espace à trois dimensions. Les résultats obtenus ont permis de définir une géométrie permettant d’optimiser le contrôle apporté par une cellule.

    • Caractérisation dynamique et conception robuste d'interfaces de structuresThomas Weisser (FEMTO-ST, Besançon / LAUM)

      2014
      01
      21

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 21 janvier 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 21, 2014, 11 a.m.

      Ces travaux visent à répondre à des problématiques d’isolation vibratoire en optimisant la puissance transmise entre des sous-structures sources et réceptrices. Pour cela, une méthode de modes de flux de puissance a été développée. Celle-ci permet de déterminer des valeurs et des efforts propres qui fournissent, respectivement, des informations quantitatives et qualitatives sur les flux de puissance existant à l’intérieur d’une structure. Il est alors possible d’identifier les directions associées aux principaux chemins de puissance transitant par les jonctions et de quantifier leur participation. Ces résultats ont été appliqués afin de proposer une méthodologie de conception robuste des interfaces de structures, soulignant l’importance de prendre en compte les différentes sources d’incertitudes inhérentes aux modèles éléments finis.


    • Applications de la force de Lorentz en acoustique médicalePol Grasland-Mongrain (LabTAU, INSERM, Lyon)

      2014
      01
      16

      LAUM, salle de conférence (4e étage), jeudi 16 janvier 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Thursday, January 16 2014, 11 a.m.

      La capacité de la force de Lorentz à relier un déplacement mécanique à un courant électrique présente un intérêt certain pour l'acoustique médicale, et trois applications sont présentées.

      La première application concerne un hydrophone qui a été développé pour effectuer des champs de vitesse acoustique. Cet hydrophone est constitué d'un fil de cuivre vibrant dans un champ magnétique. Un modèle a été élaboré pour déterminer une relation entre la pression acoustique et le courant électrique mesuré, qui est induit par force de Lorentz lorsque le fil vibre dans un champ acoustique. Un prototype a ensuite été conçu et sa résolution spatiale, réponse fréquentielle, sensibilité, résistance et réponse directionnelle ont été examinées.

      Dans la méthode d'imagerie appelée Tomographie d'Impédance Electrique par Force de Lorentz, un tissu biologique est déplacé par ultrasons dans un champ magnétique, ce qui induit un courant électrique par force de Lorentz. L'impédance électrique du tissu peut ensuite être déduite de la mesure du courant. Cette technique a été appliquée pour réaliser des images d'un fantôme de gélatine, d'un muscle de boeuf, et d'une lésion thermique dans un échantillon de poulet. Cela a montré que la méthode est potentiellement utile pour fournir un contraste supplémentaire à des images ultrasonores classiques.

      Enfin, des ondes de cisaillement peuvent être générées dans des tissus mous par force de Lorentz. Cela a été réalisé en appliquant un courant électrique par deux électrodes dans un solide mou placé dans un champ magnétique. Des ondes de cisaillement ont été observées dans des échantillons de gélatine et de foie. La vitesse des ondes de cisaillement a été utilisée pour calculer l'élasticité et leur source pour cartographier la conductivité électrique des échantillons.

    • Flash doctorantsDoctorants de première année du LAUM

      2014
      01
      14

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 14 janvier 2014, 10 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 14 2014, 10 a.m.

      Présentation de leur thèse par les doctorants de première année du LAUM :

      Short scientific presentation by the first year PhD student of the LAUM:

       Doctorant

       Équipe (encadrants)

       Sujet de la thèse

      Florian Allein

      Matériaux

      (V. Tournat, V. Gusev. G. Theocharis)

      Processus acoustiques fortement non linéaires dans les milieux solides à contact unilatéraux

      Charlie Bricault

      Guides & Structures

      (C. Pézerat, M. Collet)

      Augmentation d'isolation de parois par contrôle actif intégré

      Yosra Dammak

      Matériaux

      (M. H. Ben Ghozlen, J.-H. Thomas)

      Caractérisation de matériaux à gradient de propriété par Contrôle Non Destructif

      Cédric Faure

      Guides & Structures

      (O. Richoux, B. Lihoreau, S. Félix)

      Propagation acoustique en milieu urbain étendu

      Charly Faure

      Guides & Structures

      (C. Pézerat, F. Ablitzer, J. Antoni)

      Identification de sources vibratoires sur structures mal connues par approche Bayesienne

      Damien Gasteau

      Matériaux

      (V. Tournat, N. Chigarev, L. Ducousso-Ganjehi)

      Caractérisation locale de la structure métallurgique des matériaux polycristallins

      Fatma Graja

      Matériaux

      (A. Duclos, C. Depollier)

      Propagation des ondes de Biot dans les céramiques poreuses.

      Carole Pascale Kameni Djuimo

      Transducteurs, Guides & Structures

      (J.-P. Dalmont, P. Béquin, J. Gilbert)

      Étude et optimisation d’une source sonore pour la sollicitation acoustique fort niveau des satellites

      Alberto Munoz

      Guides & Structures

      (B. Gazengel, J.-F. Petiot)

      Recherche d'indicateurs de qualité d'anches simples par approches objectives et subjectives.

      Wang Xiao Dong

      Guides & Structures

      (J.-H. Thomas)

      Le diagnostic par imagerie acoustique

      Thibault Wassereau

      Guides & Structures

      (C. Pézerat, F. Ablitzer, J.-L. Guyader)

      Caractérisation de matériaux composites par problème vibratoire inverse


    • Diffusion d'ondes par des obstacles pénétrables. Anomalies de Wood, transmission extraordinaireSimon Félix (LAUM)

      2014
      01
      07

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 7 janvier 2014, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 7, 2014, 11 a.m.

      Le problème de la diffusion d’ondes acoustiques ou électromagnétiques par un arrangement de diffuseurs pénétrables est abordé par l’étude de deux phénomènes classiques : les anomalies de Wood, variations brusques de l’intensité du spectre de l’onde diffusée par un réseau d’obstacles, et la transmission, optique ou acoustique, extraordinaire (EOT ou EAT) à travers un réseau périodique sub-longueur d’onde. Une formulation multimodale de la propagation à travers des obstacles pénétrables sera d’abord présentée. De cette approche peuvent être déduites des solutions analytiques, moyennant certaines hypothèses (faible diffusion, ou grande longueur d’onde). Ces solutions seront analysées, qui permettent de prévoir et caractériser les anomalies de Wood ou l’EOT. Des études expérimentales seront enfin présentées.

    • Étude d'un réfrigérateur thermoacoustique compact et d'un moteur thermo-acousto-électriqueGaëlle Poignand (LAUM)

      2013
      12
      17

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 17 décembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, December 17 2013, 11 a.m.

      La thermoacoustique est le domaine de l'acoustique qui concerne l'interaction entre les phénomènes thermiques et acoustiques au voisinage d'une paroi solide. L'effet thermoacoustique se traduit soit, pour le fonctionnement en mode moteur, par le déclenchement d'oscillations acoustiques auto-entretenues, lorsque la paroi est soumise à un fort gradient de température soit, pour le fonctionnement en mode réfrigérateur, par la création d'un flux de chaleur thermoacoustique dont résulte un gradient de température dans un milieu où une onde acoustique est entretenue. Les machines thermoacoustiques sont des systèmes très prometteurs au vu de leurs atouts: ils sont respectueux de l'environnement puisqu'ils utilisent des gaz qui sont non toxiques,  leur efficacité est potentiellement élevée, ils fonctionnent sans ou avec peu de parties mécaniques mobiles, ce qui les rendent fiables et robustes. De plus, leur extrême miniaturisation est envisageable. Depuis une trentaine d'année, de nombreux prototypes de laboratoires ont vu le jour. Ils couvrent un large champ d’applications potentielles allant de la production du froid à la production d’énergie. Reste qu’à ce jour leur développement industriel est limité à quelques prototypes notamment en raison de leur efficacité qui reste à améliorer. Dans cet exposé, deux exemples de prototypes d’étude développés au LAUM seront présentés.

      Le premier prototype est un réfrigérateur thermoacoustique compact qui a été développé dans le cadre des études menées sur la miniaturisation des systèmes thermoacoustiques, avec pour objectif l’évacuation de la chaleur des composants électroniques. Ce système à l’architecture originale a l’avantage d’être à la fois compact et flexible en comparaison des systèmes classiques à ondes progressives ou stationnaires d’efficacités équivalentes.

      Le second prototype est un moteur thermo-acousto-électrique, l’application visée par ce prototype étant la production d’électricité à partir de l’énergie solaire ou de la récupération de la chaleur dissipée dans les installations industrielles. Les résultats proposés concerneront en particuliers une méthode améliorant, dans certaines conditions, l’efficacité du système grâce à un forçage extérieur des oscillations thermoacoustiques par une source auxiliaire.

    • Identification des propriétés dynamiques locales d'une structure par problème inverse vibratoireFrédéric Ablitzer (LAUM)

      2013
      12
      10

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 10 décembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, December 10 2013, 11 a.m.

      Cet exposé présente une méthode permettant d'estimer les propriétés dynamiques d'une structure vibrante à partir du champ de déplacement mesuré localement, par résolution d'un problème inverse. Cette méthode est une adaptation de RIFF (Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée), technique d'identification de sources vibratoires. Elle est présentée ici dans le cas de plaques minces sujettes à des vibrations de flexion.

      Dans une partie de la structure où il n’y a pas d’effort extérieur, l’équation locale du mouvement consiste en une relation entre le déplacement vibratoire et ses dérivées spatiales, dans laquelle interviennent des paramètres liés à la géométrie et au matériau, comme le module d'Young et le facteur de perte. L’approche proposée consiste à trouver les valeurs des paramètres inconnus qui vérifient au mieux cette équation, étant donné le champ de déplacement. L'estimation des dérivées spatiales à partir des déplacements, nécessaire à la résolution, est extrêmement sensible aux incertitudes de mesure. Deux approches complémentaires permettant de régulariser le problème inverse sont proposées.

      Contrairement aux techniques basées sur l'approche modale, cette méthode est indépendante des conditions aux limites et permet d’identifier les propriétés à des fréquences quelconques, y compris dans le domaine des moyennes fréquences où le recouvrement modal devient important. De plus, elle peut être appliquée à des structures hétérogènes.

      Dans cet exposé, les différentes étapes de la méthode seront illustrées à partir de champs de déplacement simulés, puis son application à des données expérimentales sera présentée.

      Identification locale de l'amortissement sur une plaque en composite comportant des patches en élastomère dans l'épaisseur du matériau. (a) Champ de déplacement mesuré, (b) facteur de perte identifié.


    • Acoustic metamaterials for sound control: acoustic cloaksJosé Sánchez-Dehesa (Universitat Politècnica de València, Espagne)

      2013
      12
      03

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 3 décembre 2013, 14 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, December 3 2013, 2 p.m.

      I will review some of the recent result in our research group related with sound control using acoustic metamaterial. Particularly, I will report our contributions in the topic of acoustic cloaking for airborne sound. I will show that acoustic cloak based on transformation acoustics is only possible if some additional mechanism is added to allow the enhancement of the sound speed (inside the cloak) with respect to that in the surrounding background. Our recent experimental demonstration of 2D and 3D cloaks based on scattering cancellation will be also reported.

    • Increasing the robustness in damage imagingPatrice Masson (GAUS, Université de Sherbrooke, Québec)

      2013
      11
      26

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mardi 26 novembre 2013, 14 h

      LAUM, library (1st floor), Tuesday, November 26 2013, 2 p.m.

      Damage imaging approaches have been developed for structural health monitoring (SHM) strategies. These approaches rely on the knowledge of wave velocity and the measurement of time-of-flight to localize defects within an inspected area. The knowledge of the wave velocity is however impaired by variations in material properties due to variations in the manufacturing process, or due to temperature variations. Moreover, transducers degradation can affect the measurement of the time-of-flight, leading to improper localization of the defects in the structure. In this work, a correlation‐based imaging technique called « Excitelet » is first presented for the monitoring of defects in structures. The principle is based on guided wave generation and sensing using a compact micro‐machined piezoceramic array and measurement of reflections induced by potential damages. The method uses a propagation model to correlate measured signals with a bank of signals and imaging is performed using a round‐robin procedure (Full‐Matrix Capture). Then, approaches are proposed to perform in situ characterization of material properties and correct for transducers degradation in damage imaging. Techniques are also discussed to compensate for temperature variations in measured signals. These approaches are implemented prior to damage imaging using Excitelet and improved robustness is demonstrated.

    • Solitons in nonlinear left-handed metamaterialsDimitri J. Frantzeskakis (Université d'Athènes, Grèce)

      2013
      11
      19

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 19 novembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, November 19 2013, 11 a.m.

      Metamaterials, are artificial structures featuring electromagnetic properties not commonly found in nature, especially negative permittivity, permeability and refractive index. Their unique properties are exploited for a number of important achievements, including flat lenses, perfect lenses, invisibility cloaking, as well as realization of components and devices for telecommunications and signal processing. Metamaterials feature dispersion and can also become nonlinear, with the nonlinearity having a key role in their tunability. It is shown that a balance between dispersion and nonlinearity leads to energy localization and formation of solitons, namely coherent localized nonlinear structure propagating without distortion. It is demonstrated that solitons can be found analytically by either adopting a Maxwell's equation (effective medium) description, or a transmission line based description, pertinent to metamaterials' periodicity characteristics. The solitons are found to obey effective nonlinear Schrödinger models, that are derived by means of multiscale expansion methods. Solitons can be either "bright" or "dark" ones (i.e., localized humps or dips of the field intensity), depending on the frequency regime. Experimental results concerning a prototypical left-handed electrical lattice are also presented. Nonlinear coupling of forward- and backward-propagating solitons is also studied, as a means of controlling energy localization in metamaterials. Finally, connections with acoustic metamaterials are also drawn.

    • Ondes guidées dans les cristaux phononiques granulairesHélène Pichard (LAUM)

      2013
      11
      12

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 12 novembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, November 12 2013, 11 a.m.

      La propagation des ondes dans les matériaux dont les propriétés varient périodiquement suscite un intérêt grandissant. La description théorique des mécanismes liés aux ondes de surface dans ce type de matériau, appelé aussi cristaux phononiques, est un enjeu majeur. Cette description permettrait de développer des méthodes pour l’Évaluation et le Contrôle Non Destructifs (ECND) conduisant à la caractérisation des propriétés mécaniques ainsi qu’à la caractérisation de défauts dans ces cristaux. L’objectif du travail présenté est d’étudier l’interaction d’ondes guidées avec des cristaux phononiques granulaires dans le but d’identifier les modes de propagation les plus pertinents dans le contexte de l’ECND pour des échantillons de dimension finie. Dans ce but, une première étude théorique de la propagation dans un cristal phononique granulaire infini à deux dimensions a été effectuée et a permis de mettre en évidence des phénomènes particuliers existant dans ce type de structure. En particulier, l’interaction entre ondes de cisaillement et ondes de rotation ainsi que la présence de bandes interdites à la propagation ont été mises en évidence. Aussi, l'étude de la propagation d'ondes localisées dans une chaîne granulaire sera présentée. Cette étude est un premier pas vers l'analyse de la propagation d'ondes de surface dans ces cristaux phononiques granulaires.

    • Description and generation of nonlinear standing wavesMichal Bednarik (Université Technique, Prague)

      2013
      11
      05

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 5 novembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, November 5 2013, 11 a.m.

      Résumé non communiqué

      Abstract not provided

    • Discrimination of nonlinear elastic sources using a power law analysisMarco Scalerandi (Politecnico di Torino, Italie)

      2013
      10
      22

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 22 octobre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, October 22 2013, 11 a.m.

      The nonlinear elastic response of a material to an external solicitation is in general described by introducing a proper nonlinear indicator θ, which could be the amplitude of the second or third harmonic, the Scaling Subtraction Method indicator, or others. When the indicator depends on the amplitude of excitation x, the material is said to be nonlinear and the nonlinearity is often ascribed to the presence of microscopic features associated with the presence of grain boundaries, cracks or delaminations.

      In most cases, a power law dependence θ=axb is observed, at least for a given range of amplitudes. The power law exponent b is often used to discriminate between classical (atomic) and nonclassical (hysteretic) nonlinearity. However, experimental data show that a finer classification could be introduced. In particular, the power law exponent is different if cracks in the material are open or closed.

      After a survey of experimental data reported in the literature for damaged metals and composites, rocks, concrete and bones, some conclusions about the link between b and the kind of nonlinear source will be provided. A theoretical framework based on a generalized Preisach-Mayergoyz approach will also be given- Finally applications to monitor thermal damage in concrete and discriminate between different defects in steel bars will be presented.

    • Amortissement de vibration dans des panneaux plans par effet Trou Noir AcoustiqueVivien Denis (LAUM)

      2013
      10
      15

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 15 octobre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, October 15 2013, 11 a.m.

      Les ondes de flexion se propageant dans une poutre peuvent être efficacement amorties si une extrémité est profilée en loi de puissance et recouverte d'une couche viscoélastique fine. Une telle terminaison induit un effet "Trou Noir Acoustique" (TN), conséquence des caractéristiques de propagation des ondes de flexion dans des structures d'épaisseur inhomogène : si l'épaisseur décroit localement, les ondes de flexion ralentissent et l'amplitude de déplacement augmente ; cela mène à une dissipation d'énergie efficace si une couche viscoélastique est placée là où l'épaisseur est minimale.

      Dans une approche modale, des investigations expérimentales et numériques montent que l'effet TN conduit à l'élévation de facteur de recouvrement modal (MOF) d'une poutre et mène ainsi à une diminution du caractère résonant de sa réponse en fréquence. L'augmentation du MOF est liée à une modification de la densité modale et des facteurs de pertes, ces derniers provenant d'une forte localisation de l'énergie et des propriétés inhomogènes de l'amortissement dans l'extrémité profilée. Le travail montre également que le MOF est un indicateur pertinent de l'efficacité de traitement sur une structure plus complexe.

      Dans une approche ondulatoire, on cherche à quantifier l'effet des défauts de la réalisation pratique de l'effet TN sur la diffusion et la réflexion des ondes dans la terminaison, via un modèle de guide d'onde inhomogène multimodal. Le pendant expérimental de cette approche analytique et numérique est la mesure du coefficient de réflexion d'une extrémité TN sur une poutre.

    • Caractérisation des matériaux anisotropes et hétérogènes par méthodes ultrasonoresRoberto Longo (LAUM, ESEO)

      2013
      10
      08

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 8 octobre 2013, 15 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, October 8 2013, 3 p.m.

      Dans ce séminaire, une étude sur la caractérisation ultrasonore de matériaux anisotropes et hétérogènes comme l'os cortical et le bois sera présentée. Une attention particulaire sera apportée au traitement de signal à travers l'optimisation de l'excitation et la suppression numérique des réflexions parasites. La modélisation de la propagation des ondes ultrasonores dans ces milieux et la problématique de la résolution du problème inverse seront aussi discutées. Les estimations obtenues des propriétés acoustiques et mécaniques des matériaux seront comparées avec des simulations numériques et d'autres techniques de mesure.

    • Localization, focusing and absorption enhancement using phononicsVicent Romero-Garcia (IGIC, Universitat Politècnica de València, Espagne)

      2013
      10
      01

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 1er octobre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, October 1 2013, 11 a.m.

      The term phononics is a synonym for phononic crystals and acoustic metamaterials used in its broadest sense. It centers on the study of acoustic and elastic waves in structured materials, usually periodic in one, two or three dimensions. In this talk we propose three different structures making use of their periodic properties to localize, focus and absorb acoustic waves.

      In the first part of the talk we propose a mechanism of sound wave concentration based on soft reflections in chirped sonic crystals. The reported controlled field enhancement occurs at around particular (bright) planes in the crystal, and is related to a progressive slowing down of the sound wave as it propagates along the material. In the second part, we will use the symmetry matching between the source and an axisymmetric 3D metamaterial gradient index lens (GRIN) made of rigid toroidal scatterers embedded in air, to show high focusing in the low frequency regim. This kind of lenses could result of fundamental interest for lensing applications to amplify the intensity at the focal spot. Finally, we show that strong all-angle sound absorption with almost zero reflectance takes place for a frequency range exceeding two octaves in artificially structured porous materials. We demonstrate that lowering the crystal filling fraction increases the wave interaction time and is responsible for the enhancement of intrinsic material dissipation, in analogy with slow-light enhanced light-matter interactions.

    • Auralisation du bruit des transports terrestres. Approche et résultats de validation en milieu urbainJulien Maillard (CSTB, Grenoble)

      2013
      09
      17

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 17 septembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, September 17 2013, 11 a.m.

      Le sujet présenté lors de ce séminaire traite de l’auralisation des bruits de trafic en milieu urbain. L’auralisation constitue une technique relativement récente pour la simulation auditive d’environnements sonores basée sur une modélisation physique de la propagation. Elle apporte un nouvel outil d’analyse pour l’évaluation perceptive du confort (ou de la gêne) en complément des tests d’écoute sur site ou en studio (à partir d’enregistrements). Dans ce contexte, l’auralisation permet l’évaluation d’environnements virtuels (un aménagement en phase projet, ...) et l’analyse comparative de scénarios multiples dont les paramètres sont contrôlées (trafic routier et/ou type d’écran, ...). Les principes de base de l’auralisation sont brièvement rappelés dans un premier temps : décomposition du champ par méthodes géométriques, spatialisation sonore, environnements dynamiques, mise en œuvre temps réel. Le reste de la discussion porte sur les développements menés récemment dans le domaine de l’auralisation des trafics routiers non-stationnaires en milieu urbain. L’approche utilise une technique de synthèse granulaire pour la génération des bruits moteur et de contact pneu/chaussée permettant la prise en compte de vitesses et régimes moteur variables. Les résultats d’une étude de validation menée sur un site urbain sont présentés. Les séquences sonores obtenues à partir d’enregistrements sur site d’une part et du moteur d’auralisation d’autre part sont analysées de manière quantitative et perceptive.

    • Contribution au traitement des signaux ultrasonores pour la surveillance embarquée de structures : bilan d’une année comme chercheur invité au groupe d’acoustique de l’université de Sherbrooke.Alain Le Duff (LAUM, ESEO)

      2013
      09
      10

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 10 septembre 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, September 10 2013, 11 a.m.

      Cette communication donne un aperçu de quelques activités que j’ai pu mener au Groupe d’Acoustique de l’Université de Sherbrooke (GAUS) où j’ai été accueilli comme chercheur invité de septembre 2012 à juin 2013. Cette mission au Québec m’a permis de m’impliquer dans un programme de recherche dans le domaine de la surveillance embarquée de structures (SHM). Plus précisément, j’ai participé à des développements de techniques d’identification in situ de paramètres structuraux en vue d’améliorer, en particulier, la qualité de l’imagerie de défauts dans des plaques d’aluminium. Deux études principales, ont été menées : Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à des techniques de traitement de signal pour l’estimation de facteur d’échelle de signaux ultrasonores. Ces méthodes permettent de suivre des changements de température dans des matériaux. Dans un second temps, nous avons sélectionné un de ses outils de traitement du signal, l’estimateur de facteur d’échelle, dans le but d’améliorer la robustesse d’une méthode d’imagerie de défauts basée sur l’algorithme Excitelet mise au point au GAUS. Enfin, la fin de mon séjour a été consacrée à une étude visant à quantifier la précision a priori de l’estimation de la position de défauts ou de points de contact dans une plaque.

    • Array Imaging in heavy clutterChrysoula Tsogka (Department of Applied Mathematics, University of Crete, Grèce)

      2013
      07
      09

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 9 juillet 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, July 9 2013, 11 a.m.

      We consider the problem of imaging in heavy clutter, i.e., strongly backscattering media in which the echoes from the objects that we wish to image are overwhelmed by the background medium reflections. In such regimes the signal (coherent echoes) to noise (incoherent backscatter) ratio (SNR) of the data is very low and because of this coherent imaging fails. One solution is to assume that there is no coherence left in the data and use incoherent methods which rely only on intensities. Incoherent imaging however, has very low resolution unless a priori information is available or very large arrays are used. Alternatively, we propose the use of data processing techniques that enhance the SNR of the coherent echoes by filtering out the clutter backscatter. We will review such an approach which adaptively selects the time-frequency windows that contain the coherent echoes, and, present some recent developments towards its application to the case of multiple reflectors.

    • Surface Acoustic Waves Interacting with Locally-­Resonant Microsphere ArraysNicholas Boechler (Department of Mechanical Engineering, University of Washington)

      2013
      07
      02

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 2 juillet 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, July 2 2013, 11 a.m.

      Granular media and locally-­‐resonant metamaterials are both known to drastically affect acoustic wave propagation. In this talk, I will discuss our recent work at the intersection of these two types of materials, in which we explored the interaction of surface acoustic waves with the contact-­‐based vibrational resonance of microsphere arrays adhered to an elastic substrate. I will describe our photoacoustic experiments, which revealed “avoided crossing” behavior in the surface acoustic wave dispersion due to hybridization with the microsphere resonance. As the avoided crossing was found to occur at wavelengths much larger than the sphere size, I will describe how this structure can be considered as a new type of locally-­‐resonant acoustic metamaterial. Finally, I will also present our theoretical model of the system and discuss several possible future applications.

    • Transducteur électrostatique miniature à électrode arrière de taille réduitePetr Honzík (LAUM)

      2013
      06
      25

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mardi 25 juin 2013, 11 h

      LAUM, library (1st floor), Tuesday, June 25 2013, 11 a.m.

      Un transducteur électrostatique constitué d'une membrane circulaire et d‘une électrode arrière cylindrique entourée d’une cavité derrière la membrane peut etre avantageux en sensibilité et en bande passante par rapport aux autres conceptions. En même temps, il présente une simplicité géométrique bien adaptée à une fabrication en technologie MEMS.

      À partir des équations linéaires de base, un modèle analytique basé sur le développement modal du déplacement de la membrane et de la pression acoustique derrière la membrane a été développé en utilisant quelques hypothèses simplificatrices. Les résultats analytiques sont validés par un modèle numérique linéaire qui ne fait pas l'hypothèse de ces simplifications.

    • Nonlinear pulse propagation through engineered granular networksAndrea Leonard (ETH, Zürich, Suisse)

      2013
      06
      24

      LAUM, salle de conférence (4e étage), lundi 24 juin 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Monday, June 24 2013, 11 a.m.

      We study the dynamic force transmission through ordered networks of interconnected chains of particles. The unique behaviour of the compact pulses, or solitary waves, traveling through the networks allows us to derive theoretical expression for the pulse splitting, bending, and combining, by modelling traveling pulses with effective particles possessing identical momentum and kinetic energy. Additionally, we use a discrete particle model to numerically simulate the nonlinear dynamic behaviour of each system for comparison with experiments and theoretical predictions. The experimental results are in good agreement with both numerical simulations and theoretical predictions based on the quasi-particle model. We observe an exponential decay in the leading pulse amplitudes, both with distance from the impact and in the distribution of leading pulses perpendicular to the line of impact. The rapid amplitude decay exhibited by these granular networks makes them highly attractive for impact mitigation applications. Additionally, the observed exponential decay can be related to the dynamic load transfer along force chains in disordered granular media. This work provides both insight into the behaviour of natural granular pilings and demonstrates the potential for controlling wave propagation pathways through material design.

    • De quelques effets de l'écoulement sur la propagation acoustiqueYves Aurégan (LAUM)

      2013
      06
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 juin 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, June 18 2013, 11 a.m.

      Two effects of flow and dissipation will be presented: 

      1) Liners with a very small resistance had already shown particular behaviour with flow: It has been demonstrated that this kind of liner can be unstable. These liners exhibit another unusual acoustical behaviour: For a certain range of frequencies and Mach numbers, no wave can propagate against the flow. They are acoustical diodes. This effect is very sensitive to the flow boundary layer and to the remaining dissipation in the liner.

      2) Experiments have been conducted to measure the acoustical reflection coefficient of a box, which can exhibit ray chaotic properties. The normalized cavity impedance describes universal properties of the reflection fluctuations by properly taking into account the coupling process between the measurement duct and the cavity. The random matrix theory (RMT) provides a good description of the one-port wave chaotic system. The reflection fluctuation statistics depend only on a single control parameter characterizing the cavity loss in the realm of intermediate to high losses induced by porous material inside the box. The breaking of the time reversal symmetry by a small airflow inside the box is also successfully described by the RMT.

    • Developing tunable mechanical structures and novel sensor devices using phononic crystalsJinkyu Yang (University of South Carolina, USA)

      2013
      06
      11

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 11 juin 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, June 11 2013, 11 a.m.

      A superb mechanism for impact mitigation and damage tolerance has been developed over the millennia in hard biological systems, from beaks of birds to exoskeletons of crabs and lobsters. These natural materials exploit strategically arranged, periodic architectures of complex composites made of relatively weak constituents. Inspired by such clever biological systems in nature, we study how to design, fabricate, and characterize a new class of tunable material systems using phononic crystals, which are defined as an assembly of ordered elastic particles/rods in periodic architectures. These phononic crystals exhibit remarkable versatility in their dynamics responses in support of a wide spectrum of elastic waves from linear to highly nonlinear regimes. In this talk, I will introduce the fundamental wave dynamics and mechanics of different types of phononic crystals (e.g., helical and woodpile phononic crystals) with focus on controlling the mechanical waves in an efficient manner. Potential engineering applications of phononic crystals are also explored, including the development of lightweight and tunable structures that allow filtering, modulating, and mitigating external impact and vibrations. The second half of the talk will cover the design of new sensor and actuator instruments using phononic crystals. These sensing devices employ nonlinear solitary waves as novel information carriers for improved accuracy and sensitivity. Preliminary studies show that the phononic crystal sensors can successfully characterize bone mechanical properties for biomedical applications and also detect hidden delaminations in fiber-reinforced composite structures for aerospace applications. This solitary wave-based diagnostic method may offer a new perspective beyond the conventional structural health monitoring and nondestructive evaluation schemes.

    • Microscopie holographique numériqueMichael Atlan & Jorge Garcia-Sucerquia

      2013
      06
      06

      LAUM, salle de conférence (4e étage),  jeudi 6 juin 2013, 10 h

      LAUM, conference room (4th floor),  Thursday, June 6 2013, 10 a.m.

      Holographic image acquisition for laser Doppler imaging of (sub-)nanoscale surface acoustic waves and blood flow 

      Michael Atlan (Institut Langevin, ESPCI, Paris)

      We report quantitative video-rate optical imaging of out-of-plane surface vibrations with a parallel laser Doppler measurement scheme on a sensor array. Our approach is based on time-averaged heterodyne holography in off-axis and frequency-shifting conditions.

      Small sinusoidal optical phase modulations are recorded and imaged with a frame exposure time much longer than the modulation period by time-averaged holography. In practice, sinusoidal out-of-plane surface motion creates side bands at the harmonics of the modulation frequency in the radiofrequency spectrum of the reflected laser beam. The heterodyne detection variant of time-averaged holography benefits from a frequency-shifted optical local oscillator to shift the first optical modulation sideband within the temporal bandwidth of the sensor, which increases the detection sensitivity - a requirement for screening surface waves of (sub-)nanometer magnitudes at radiofrequencies.

      We further increased the measurement sensitivity in practical experimental conditions by measuring the amplitude ratio of the first modulation side band and the non-shifted band. This method permits quantitative mapping of optical path length modulation depth. For that purpose, we used a coherent frequency-division multiplexing technique with a dual local oscillator to measure both sidebands simultaneously. Experimental images of out-of-plane mechanical vibration amplitudes versus excitation at audio frequencies will be presented. The proposed imaging technique is single-frequency (narrowband) but tunable throughout the available range of local oscillator frequency shifts. Images are rendered at video rate.

      The proposed method can also have applications in biomedical laser Doppler imaging, where wideband scanning laser Doppler imaging (LDI) instruments are 

      commercially available for diagnosis. However, blood flow mapping with a scanning LDI imager typically takes a few minutes, requiring the subject to be stabilized during image acquisition, hindering microangiographic screening.

      Wide-field alternatives to scanning LDI have the potential to increase image throughput. They include spatial-domain and time-domain analysis of laser intensity (i.e. second-order) fluctuations recorded with a sensor array, in the image plane. Another approach to perform wide-field LDI makes use of holography. Holography was shown to enable spatially-resolved hemodynamic contrasts in superficial vessels, permitting measurements of first-order fluctuation spectra of the optical field beating against a reference field. It is suited for the observation of microflow contrasts, for which typical Doppler broadenings of near infrared light lies in the kilo Hertz range.

      Our strategy for quantitative assessment of fluid velocity relies on the derivation of Doppler distributions from the diffusing-wave spectroscopy model. For particles in deterministic motion in a semi-infinite, optically diffusing medium, the first-order power spectrum is a lorentzian line whose width is proportional to their velocity. Under this assumption, spatially-resolved maps of quadratic velocities in blood vessels are derived from width measurements of spectral lines of near infrared light in the eye fundus and the cerebral cortex of rodents. Holographic LDI could be a good approach for the development of sensitive and quantitative micro hemodynamics screening tools. A comprehensive method for fluid velocity assessment from holographic analysis of optical fluctuation spectra will be outlined.

      Digital Lensless holographic microscopy : a modern perspective of Denis Gabor invention

      Jorge Garcia-Sucerquia (Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín)

      Résumé non communiqué / Abstract not provided

    • Near-field spherical microphone array processingAdam Koutný (Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University)

      2013
      06
      04

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mardi 4 juin 2013,  15 h

      LAUM, library (1st floor), Tuesday, June 4 2013, 3 p.m.

      The spherical microphone array configuration has been intensively studied during the past several decades. The main advantage of such an array is its three-dimensional symmetry that makes this approach most suitable for operation in the complex sound field that could be found i.e. in enclosed spaces. There are several possible ways how to design an array. Currently, two opposite constructions of the sphere are employed; the open and rigid sphere. The number of microphones, determining the order of an array, as well as their distribution around the sphere is essential for the spatial resolution. In this presentation, the spherical microphone array processing based on the expansion in terms of the spherical harmonics functions is presented. Several tasks concerning design of an array are also discussed. Then, the near-field processing based on the spherical Near-Field Acoustical Holography is presented and the sound field (acoustic pressure and active intensity vector) is reconstructed in the volume surrounding the sphere. In conclusion, several topics of current research are discussed.

    • Contrôle de la propagation des ondes par des dispositifs constitués de cristaux soniquesRubén Picó Vila (Universitat Politècnica de València, Gandia, Espagne)

      2013
      05
      28

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 28 mai 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 28 2013, 11 a.m.

      Les cristaux soniques (CS) sont des matériaux synthétiques constitués d’un arrangement périodique de diffuseurs solides dans un milieu fluide. Le contrôle de la propagation des ondes est la base des applications récentes des CS dans le domaine de l’acoustique et de l’optique. Le filtrage spectral produit par les bandes interdites (bandgap) dans ces milieux est bien connue et des barrières antibruit ont été conçues sur ce principe. Récemment, de nouvelles propriétés des CS ont été proposées et validées expérimentalement en régime de diffraction. L’existence de bandes interdites angulaires permet en effet de filtrer le spectre spatial des ondes incidentes sur les CS. Des applications de cet effet au rayonnement et à la directivité des sources sont envisagées. L’auto-collimation est un exemple d’un régime particulier dans lequel le faisceau sonore ne subit pas de diffraction lors de sa propagation. Le phénomène peut s’expliquer par la présence de segments plats dans les courbes de dispersion spatiale pour certaines fréquences et directions de l’espace. En régime d’homogénéisation, des lentilles à index de réfraction variable (GRIN) focalisent les ondes sonores grâce à des CS graduellement modifiés, avec des gains supérieurs aux lentilles concaves. L’état des recherches actuel permet ainsi de maîtriser le rayonnement des sources dans les différents régimes fréquentiels. Grâce au contrôle des paramètres caractéristiques d’un CS, on envisage désormais le développement de dispositifs permettant d’améliorer les performances des transducteurs audio et ultrasonores.


    • Propagation acoustique non-linéaire en atmosphère inhomogène avec effets de sol : expériences à l'échelle du laboratoireEdouard Salze (LMFA, École Centrale de Lyon)

      2013
      05
      21

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 21 mai 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 21 2013, 11 a.m.

      La modélisation de la propagation acoustique longue distance dans l'air nécessite de prendre en compte la complexité des phénomènes en interaction : turbulence atmosphérique, gradients de célérité du son, impédance et rugosité du sol etc. Avec l'aviation supersonique, une difficulté supplémentaire a été ajoutée avec la propagation non- linéaire du bang sonique. La validation des modèles par la comparaison avec des mesures en extérieur en vue d'une prédiction des niveaux sonores est délicate, car les conditions atmosphériques ne peuvent être ni suffisamment contrôlées ni caractérisées de façon extensive. Une alternative est la réalisation d'expériences à l'échelle du laboratoire où le milieu de propagation, la source sonore et les récepteurs peuvent être contrôlés et caractérisés.

      Ce travail porte sur la propagation d'impulsions sonores ("ondes en N"), de forte amplitude (~ 1500 Pa) et de courte durée (~ 50 μs), présentant des chocs acoustiques. La propagation a lieu à travers la turbulence, en champ libre ou en présence d'une paroi plane, avec un gradient de célérité du son causant une "zone d'ombre" près du sol. Un dispositif expérimental a été spécialement réalisé, dans lequel les impulsions sonores sont générées par claquage électrique entre deux électrodes (source "à étincelles"). La turbulence est créée par convection libre au-dessus d'une grille de résistances chauffées, et la zone d'ombre acoustique est obtenue au moyen d'une paroi cylindrique. La mesure est réalisée à l'aide de microphones 1/8'', et d'une technique d'ombroscopie schlieren.

      Les sources impulsionnelles utilisées lors des expériences à l'échelle du laboratoire peuvent présenter des formes d'onde sensiblement différentes de l'onde en N idéale. Pour la source à étincelles, la forme d'onde réelle émise par la source à été obtenue en utilisant la technique d'ombroscopie schlieren. Ce type de visualisation permet de déterminer la forme d'onde mais pas le niveau de pression, qui doit donc être déterminé par une analyse complémentaire utilisant la théorie des chocs faibles. À l'heure actuelle, un des facteurs limitant des expériences à l'échelle du laboratoire est la transposition vers une gamme ultrasonore, afin que le rapport longueur d'onde - distance de propagation reste du même ordre de grandeur que lors des expériences à l'échelle de l'atmosphère. Constatant qu'il n'existe pas de méthode de calibration adaptée dans une gamme de fréquence de 10 kHz à 1 MHz (typique des expériences à l'échelle du laboratoire), une nouvelle méthode de calibration a été proposée. L'étendue spectrale de la source à étincelle permet en effet une excitation du microphone dans cette gamme de fréquences. La méthode proposée peut être mise en oeuvre quelque soit le mode de transduction du microphone.

      En champ libre, la propagation d'ondes de choc à travers la turbulence donne lieu en moyenne à une atténuation du pic de pression. Des zones de focalisation aléatoire sont néanmoins observées, où l'amplitude de l'onde peut être multipliée par 3 par rapport au cas sans turbulence. Les densités de probabilité du pic de pression ont été décrites avec un excellent accord par une loi Gamma généralisée dont les paramètres sont déduits en fonction de la distance de propagation à partir des données expérimentales. La présence d'une frontière peut donner lieu à des réflexions irrégulières. Dans le cadre des expériences à l'échelle du laboratoire, les niveaux de pression sont suffisamment importants pour que des phénomènes de ce type puissent être observés. Pour des ondes de choc faible (nombre de Mach acoustique de l'ordre de 10-2), nous avons mis en évidence ce phénomène dans l'air avec une paroi plane ou cylindrique.

      L'effet d'un gradient de célérité du son a été étudié expérimentalement au moyen d'une frontière cylindrique qui crée une zone d'ombre acoustique semblable à celle qu'aurait créé un gradient de célérité du son. Si en "zone éclairée" la turbulence a tendance à atténuer le niveau de pression, un résultat important est qu'à l'inverse dans la zone d'ombre la turbulence cause une amplification systématique du niveau de pression, jusqu'à 8 fois. L'analyse statistique montre que dans la zone d'ombre la probabilité d'observer une atténuation du niveau de pression est strictement nulle. Cette observation suggère qu'avec turbulence, le mécanisme dominant de propagation est la diffusion acoustique par les structures turbulentes. Ceci aurait pour conséquence dans le cas du bang sonique l'extension de la zone d'exposition sonore sous la trace de l'avion (carpette primaire). 

    • Récents développements sur les méthodes à ondes planesEmmanuel Perrey-Debain (Laboratoire Roberval, UTC, Compiègne)

      2013
      05
      14

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 14 mai 2013, 11 h 30

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 14 2013, 11:30 a.m.

      Il existe de nombreux champs d'applications pour lesquels la résolution de problèmes ondulatoires est inévitable, on peut citer notamment les problèmes de réduction de bruit dans le domaine du transport terrestre et aérien, la diffraction des ondes électromagnétiques (signature radar), la diffraction des ondes dans les solides (exploration pétrolière, contrôle non destructif), la mécanique quantique, etc...

      Il est bien connu que les méthodes de discrétisation conventionnelles telles que la méthode des éléments finis ou celle des éléments de frontière se trouvent très vite limitées pour traiter des problèmes à moyenne ou haute fréquence dû au coût informatique exorbitant que ceux-ci occasionnent. En effet, une description assez précise du problème requiert d'utiliser environ 10 degrés de liberté par longueur d'onde. Ainsi, le calcul de la diffraction d'une onde radar de fréquence 30 GHz par un avion de ligne classique nécessite à peu près 100 millions à 1 milliard d'inconnus uniquement sur la surface de l'appareil !

      Les années 90 ont vu l'émergence de nombreuses méthodes alternatives pour palier à ces difficultés (méthodes itératives rapides, décomposition de domaine, parallélisation,...). Parmi ces développements, l'application de la PUFEM (Partition of Unity Finite Element Method) pour la résolution de l'équation de Helmholtz a montré des améliorations considérables puisque il est maintenant permis de n'utiliser qu'un peu plus de 2 variables par longueur d'onde (au lieu de 10) pour obtenir des solutions numériques de très bonne qualité. Dans cette méthode, l'espace fonctionnel est construit en multipliant les fonctions de forme classique pour les éléments finis par des fonctions oscillantes, solutions particulières du problème homogène. Ainsi, les ondes planes progressives sont des fonctions de choix pour l'équation de Helmholtz. La méthode est étendue avec succès à la résolution des équations de propagation dans un milieu poreux à structure élastiques (équations de Biot) couplé ou non avec un milieu fluide classique (air) ainsi qu'à la résolution des équations intégrales pour la diffraction acoustique.

    • Interaction musicien/instrument : le cas de la harpe de concertDelphine Chadefaux (LAM, d'Alembert, UPMC, Paris)

      2013
      05
      07

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 7 mai 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, May 7 2013, 11 a.m.

      Dans le domaine de l'acoustique musicale, les recherches visant à la compréhension des instruments ont rendu possible la modélisation et la synthèse sonore de nombre d'entre eux. Cependant, le degré de connaissance acquis d'un système matériel, si élevé soit-il, ne permet pas à lui seul de prédire son comportement à la suite d'une interaction avec l'homme. L'étude de l'interaction entre musicien et instrument fait ainsi l'objet de nombreux travaux de recherche afin de prendre en considération son effet sur la production sonore et d'effectuer, à terme, des synthèses sonores plus réalistes. Au cours de leur apprentissage, les musiciens développent une importante maîtrise de leur instrument de manière à exécuter précisément les gestes nécessaires à la qualité sonore désirée. La mise en évidence des paramètres de contrôle pertinents vis-à-vis du son produit, dans le cas de la harpe de concert, est au centre de ce travail de thèse. Dans un premier temps, cette interaction est étudiée à l'échelle du musicien par le biais d'une analyse de ses gestes instrumentaux et ancillaires en relation avec le contexte et l'intention musicale. La seconde partie de ce travail se focalise sur la cause directe de la production sonore, i.e. le pincement de la corde. La spécificité et l'importante répétabilité de ce geste pour chaque instrumentiste est ainsi mise en évidence. Enfin, une modélisation de l'interaction entre le doigt du musicien et la corde de harpe enrichie des précédents résultats est proposée, validée par l'utilisation d'un doigt artificiel contrôlable et paramétrable.

    • Thermoacoustics from Fluid Dynamical ViewpointNobumasa Sugimoto (Osaka University, Japan)

      2013
      04
      19

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 19 avril 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Friday, April 19 2013, 11 a.m.

      Thermoacoustics is reviewed from fluid dynamical viewpoint by restricting a talk to phenomena which occur in a gas-filled channel or tube subject to a temperature gradient axially. Emergence of spontaneous oscillations is an outcome of balance between instability, which is promoted linearly by an acoustic resonance, and nonlinearity in the system. The initial instability may be regarded as that of a heat flow in a quiescent background, which may be compared with the well-known instability of a mass flow. After some preliminaries are given, applications of the phenomena to novel heat engines are briefly outlined and mechanisms of the instability are primitively explained. While detailed analyses of linear stability are made usually based on Rott’s equation in frequency domain, the thermoacoustic wave equation in space and time domain is introduced. This equation is reduced to Rott’s equation if a time-harmonic disturbance is considered. Use of this equation enables us to pose an initial-value problem and to examine a transient behavior. The equation may be approximated depending on the ratio of a typical thickness of thermoviscous diffusion-layer relative to a span length of a flow passage. Difference in the relative thickness measured by Reynolds number is related to that in a relative diffusion-time measured by Deborah number. Approximate equations are shown for two cases of thin and thick-diffusion layers. In the former case, the equation is a lossless wave equation for a gas non-uniform in temperature, to which memory effects due to thermoviscous diffusion are included. In the latter case, the equation is reduced to a diffusion-wave equation, which indicates that the temperature gradient gives rise to wave propagation against the gradient. Using these approximate equations are derived marginal conditions of instability for the gas in a quarter-wavelength tube and a looped tube. Although there must be a third case between the two cases, this will be covered by the limits of the two cases. Mean acoustic energy flux averaged over the one period of oscillations is discussed in terms of the shear stress and the heat flux at the wall surface. Finally some nonlinear phenomena resulting from a gas flow especially in the vicinity of a stack end are briefly discussed. 

    • Acoustic bubble behavior in a standing wave fieldCyril Desjouy (LabTAU, INSERM, Université Claude Bernard Lyon1)

      2013
      04
      16

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 16 avril 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 16 2013, 11 a.m.

      This work focuses on the experimental and numerical studies of acoustic cavitation induced micro bubbles in a standing waveguide filled with water. It is shown that the cylindrical geometry of the system used in this study allows the micro bubbles to self organize into particular patterns. At high pressure amplitudes, the cavitation bubbles tend to aggregate into well-know cluster patterns and at relatively low pressure amplitudes, the cavitation micro bubbles aggregate into ring patterns. This study highlights that the shape of these ring patterns is directly related to the Bjerknes force distribution in the resonator. It is also shown both experimentally and numerically that cavitation bubbles may exhibit spiraling behavior around this ring pattern. This spiraling phenomena is numerically studied and the conditions for which a single cavitation bubble follows an orbital trajectory in the cylindrical waveguide are established, and the influences of the acoustic pressure amplitude and the initial bubble radius are investigated.

    • Résolution de l'équation de Helmholtz par des méthodes sans maillage. Application aux cavités acoustiques.Alexandre Leblanc (LGCgE, Université d'Artois)

      2013
      04
      09

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 9 avril 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 9 2013, 11 a.m.

      La résolution de l'équation de Helmholtz dans des cavités réalistes (géométrie et/ou conditions aux limites complexes) est, et restera encore longtemps, un enjeu central pour l’amélioration du confort acoustique. Ainsi, de nombreux codes commerciaux, pour la plupart basés sur les éléments finis (FEM) sont utilisés massivement dans tout type de contexte. Cependant,  la méthode des éléments finis nécessite la discrétisation de l’ensemble du domaine d’étude. Ainsi, et si on applique les règles communément utilisées de maillage, la modélisation numérique d’une salle de concert de dimensions 20 x 20 x 50 mètres peut mettre en jeu jusqu’à 70 millions d’inconnues ! Ainsi, et même si on dispose de moyens suffisants, se pose la question de trouver d’autres techniques présentant un coût numérique moindre. La méthode des éléments finis de frontières (BEM) et ses variantes ont été longtemps considérées comme les alternatives les plus efficaces, permettant d’obtenir par exemple la diffraction en champ lointain d’un sous-marin avec le seul maillage de celui-ci. Cependant, ce type de méthode s’accompagne de difficultés de mise en œuvre : structure des matrices (certes plus petites, mais denses) ; singularités ; présence de fréquences irrégulières. Depuis quelques années, de nouvelles techniques, issues d’idées anciennes (méthodes de Galerkin/Treffz, radial basis functions, méthode des solutions fondamentales) se développent et se distinguent par l’abandon du principe d’éléments définissant une structure ou un domaine. Ce séminaire résume quelques travaux récents et des applications de ces méthodes, notamment celles dites sans maillages, à la résolution de l’équation de Helmholtz. Aussi, on s’intéressera à cette équation comme problème aux valeurs propres. On montre ainsi que ces méthodes sont particulièrement adaptées à l’obtention des résonances de cavités acoustique (faible coût numérique et temps de développements réduits).

    • Elastodynamic cloaking: Transformation elasticity with prestressed hyperelastic solidsWilliam J. Parnell (University of Manchester, RU)

      2013
      04
      02

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 2 avril 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, April 2 2013, 11 a.m.

      Interest in cloaking theory (i.e. rendering objects near-invisible to incident waves) and its practical realization has grown significantly since the early theoretical work of Uhlman, Greenleaf, Leonhardt and the Pendry group (and others!) in optics and electromagnetism. Methods have largely been based on the idea of coordinate transformations, which motivate the design of cloaking metamaterials. These materials are able to guide waves around a specific region of space. Research has subsequently focused on the possibility of cloaking in the contexts of acoustics, surface waves in fluids, heat transfer, fluid flow and linear elastodynamics.

      It was shown by Milton and co-workers that elastodynamic cloaking is made difficult due to the lack of invariance of Navier's equations under general coordinate transformations which retain the symmetries of the elastic modulus tensor. Invariance of the governing equations can be achieved if assumptions are relaxed on the minor symmetries of the elastic modulus tensor but commonly occurring elastic materials do not possess this property.

      In this talk after giving a brief introduction to cloaking theory and the difficulties that arise in elastodynamics, we shall show that it is theoretically possible to construct elastodynamic cloaks by pre-stressing hyperelastic (nonlinear) solids (e.g. rubber). We shall discuss an initial simple case (antiplane waves) as was studied in [1] before moving on to describe various generalizations including finite cloaks [2], more general elastodynamic cloaking pre-stress [3] and some more recent work describing more general strain energy functions and experiments in the antiplane wave case.

      [1] Parnell, W. J., "Nonlinear pre-stress for cloaking from antiplane elastic waves", Proc. Roy. Soc. A 468, 563-580 (2012). 

      [2] Parnell, W. J., Norris, A.N. and Shearer, T., "Employing pre-stress to generate finite cloaks for antiplane elastic waves." Appl. Phys. Lett. 100, 171907 (2012).

      [3] Norris, A.N. and Parnell, W. J., "Hyperelastic cloaking theory: Transformation elasticity with prestressed solids". Proc. Roy. Soc. A. 468, 2881-2903 (2012).

    • Journée Animation Axe 2 du Projet AI-Fruit

      2013
      03
      26

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 26 mars 2013, 9 h 30

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 26 2013, 9:30 a.m.

      Dans le cadre d'une journée d'étude du projet AI-Fruit, organisée au LAUM, quatre présentations des activités réalisées sont prévues. Elles sont ouvertes à tous, dans la limite des places disponibles.

    • Acoustic black holes – history, exact analytical solutions, experimental resultsMikhail Mironov (Andreyev Acoustics Institute, Moscow, Russia)

      2013
      03
      26

      annulé / canceled

      Physical description of black hole for wave is given. Smooth slowing-down of wave velocity propagation in some waveguide to zero at finite distance provides the infinite propagation time. So, the wave never riches the end of the wave guide and, as a consequence, does not reflect back to the initial cross section. Such nonreflecting wave guides without absorbing materials may be named black holes. The history of acoustic black holes investigations begines with Rayleigh (Theory of sound, Vol. 1), happy name “acoustic/vibrational black hole” was devised in 1988 (Soviet Physics Acoustics, translated from russian). Specially sharpened rod or plate is simple and practically useful example of acoustical black hole. It appears that, just for the best low of sharpening, there is full set of solutions of bending oscillations equation in the form of simple analytical functions. The main vibrational characteristics of ideal and real black holes are calculated. Some experimental results of damping by black holes are given.

    • The fundamental elements in certain inverse acoustic problems: their roles and interactionsVincent Martin (Institut Jean Le Rond d'Alembert, UPMC, Paris)

      2013
      03
      19

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 19 mars 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, March 19 2013, 11 a.m.

      Acoustic holography and holophony, wave field synthesis and active noise control are based on common elements which are causality, model, objective, and regularization. In the frequency domain (putting causality aside), a simple formulation states the influence - not the interaction - of errors of the model and objective and of regularization of the results. However, it does not give either an understanding or any relation of cause to effect. When the objective can be reached using the available model, regularization is not needed and the information liable to be extracted from this determined problem is poor, unlike in the overdetermined case when the model does not allow the objective to be reached. The geometrical interpretation of the overdetermined problem written in the least-mean square sense could be a tool to enlighten the influences and interactions in question. After having shown the interest of the geometrical interpretation, a pseudo-analytical inverse problem in spherical holophony and a numerical problem in plane holography provide particular illustrations. From among the properties accessible, one is highlighted: in the case of a perfect objective but an inaccurate model, its adaptation brings a decrease in the amount of regularization required and an improvement in the results.

    • Clearer images from contrast-enhanced ultrasound imagingGuillaume Renaud (Department of Biomedical Engineering, Thoraxcenter, Erasmus MC, Rotterdam, Pays-Bas)

      2013
      03
      13

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mercredi 13 mars 2013, 11 h

      LAUM, library (1st floor), Wednesday, March 13 2013, 11 a.m.

      Most techniques for contrast-enhanced ultrasound imaging require linear propagation to detect nonlinear scattering of contrast agent microbubbles. Waveform distortion due to nonlinear propagation impairs their ability to distinguish microbubbles from tissue. As a result, tissue can be misclassified as microbubbles, and contrast agent concentration can be overestimated; therefore, these artifacts can significantly impair the quality of medical diagnoses. Contrary to biological tissue, lipid-coated gas microbubbles used as a contrast agent allow the interaction of two acoustic waves propagating in opposite directions (counter-propagation). Based on that principle, we describe a strategy to detect microbubbles that is free from nonlinear propagation artifacts. In vitro images were acquired with an ultrasound scanner in a phantom of tissue-mimicking material with a cavity containing a contrast agent. Unlike the default mode of the scanner using amplitude modulation to detect microbubbles, the pulse sequence exploiting counter-propagating wave interaction creates no pseudoenhancement behind the cavity in the contrast image. First in vivo images will be acquired soon.Improving the comprehension of the nonlinear behaviors exhibited by the contrast agent microbubbles in response to ultrasound is also essential to develop the most efficient detection techniques. To achieve this, we developed an "acoustical camera" to retrieve the radial response of single microbubbles to a pressure wave by means of a high-frequency probing wave. By measuring the responses of multiple microbubbles, the statistical properties of a given contrast agent can be determined. Different applications of the method will be presented.

    • Éléments finis ondulatoires: positionnement et développements en coursMohamed Ichchou (LTDS, École Centrale de Lyon)

      2013
      03
      12

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mardi 12 mars 2013, 11 h

      LAUM, library (1st floor), Tuesday, March 12 2013, 11 a.m.

      Résumé non communiqué / Abstract not provided

    • Prediction of the vibroacoustic response of aerospace composite structures in a broadband frequency rangeDimitrios Chronopoulos (LTDS, École Centrale de Lyon)

      2013
      03
      12

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mardi 12 mars 2013, 10 h

      LAUM, library (1st floor), Tuesday, March 12 2013, 10 a.m.

      Résumé non communiqué / Abstract not provided

    • Expression of gender in the human voice: is there a “sex code”?David Reby (University of Sussex, Brighton, RU)

      2013
      03
      07

      LAUM, bibliothèque (1er étage), jeudi 7 mars 2013, 11 h

      LAUM, library (1st floor), Thursday, March 7 2013, 11 a.m.

      Pourquoi est-ce que les hommes ont des voix plus graves que les femmes? Je discuterai des bases anatomiques et des origines évolutives des différences sexuelles dans la voix humaine. Nous verrons également comment le genre, et les traits qui y sont associés sont exprimés dans la voix des enfants et des adultes. Je montrerai que chez l'homme, les différences sexuelles qui caractérisent nos voix résultent d'une combinaison de facteurs anatomiques et comportementaux.

      Why are men's voices lower-pitched and more baritone than women's? I will discuss the anatomical bases and evolutionary origins of the sex differences in the human voice. I will also discuss how gender, and related attributes, are expressed in children's and adult's voices. I will show that in humans, voice gender differences result from a combination of anatomical factors and behavioural factors.

    • Guided waves for sizing defects in thin platesDilbag Singh (LAUM)

      2013
      02
      26

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 26 février 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 26 2013, 11 a.m.

      It is well known that ultrasonic Lamb waves can propagate along long distances interrogating the whole through thickness of the guide and such waves are also used for flaw detection in plate-like structures. The presence of a defect at the surface or inside the body may strongly affect the material. Therefore, it is very important to locate and estimate the size of defects using non-destructive measurements to assess the strength and serviceability of the structures. Various researchers have already investigated the use of ultrasonic guided waves to estimate the location of defects along the guide, but very few studies are available about how to size defects after the location of defect is known. In the first part of this presentation, a fast two-dimensional (2D) finite element (FE)-based inverse scheme will be explained to estimate the size and/or through-thickness position of a defect in a waveguide, using two parameters representing the dimensions of the geometry of the strip-defects. It is assumed that defect type/shape and location along the structure are already known. Few experimental validations of this inverse technique will also be presented.

      In the second part of this presentation, the problem of point impacted damage in a thin carbon fiber reinforced composite plate will be studied using 3D-FE model and its experimental validation. CFRC plates are increasingly used in many applications such as in aerospace, naval, and automotive industries due to its advantage of high specific strength and stiffness for low weight. However, one weakness of the composite material plates is their sensitivity to impacts through thickness, which may cause severe and harmful damages. The scattering behavior of incident A0 guided wave mode from the damaged zone in the plate will be studied numerically and experimentally. A detailed numerical study is performed to observe the effect of the different depths and base aspect ratios (ratio between diameter of the damaged zone and incident wavelength of A0 Lamb mode) of the conical damage present inside the composite plate. The scattering directivity pattern (SDP) may possibly give an idea about the extent and depth of the conical damage zone (caused due to a point impact) inside the composite plate using guided wave sensors. 

    • Communication vocale chez les mammifères: de l'anatomie au comportementDavid Reby (University of Sussex, Brighton, RU)

      2013
      02
      21

      LAUM, bibliothèque (1er étage), jeudi 21 février 2013, 11 h

      LAUM, library (1st floor), Thursday, February 21 2013, 11 a.m.

      I will illustrate how the source-filter theory of vocal production can be applied to studying mammal vocal signals, by reviewing studies of sexual communication in polygynous deer. Using a combination of anatomical investigations of the vocal apparatus, acoustic analyses, and playback experiments of resynthesised vocalisations, we have investigated the function of sexual calls in both inter- and intra-sexual communication contexts. We have shown that: (i) both red deer and fallow deer males have a descended  and mobile larynx, an anatomical innovation that enables callers to lower their formants during vocalising and exaggerate their apparent body size; (ii) minimum formant frequencies provide an honest indication of body size in red deer roars; (iii) stags use rivals' minimum formant frequencies in assessment during male-male contests, and adjust the formants of their own replies in relation to what they hear; (iv) oestrus red deer hinds pay more attention to roars in which formant spacing indicates larger males, but prefer higher pitched roars; (v) harsh roars, a type of roar characterised by an a-periodical glottal wave, increase hinds responses to other call types and may have an 'attention-grabbing' function. I will discuss these results in the context of the diversity  of male deer anatomy, vocal behaviour and reproductive strategies and suggest directions for future research.

    • Présentation des activités du laboratoireJaume Esteve (Instituto de Microelectrónica de Barcelona, CNM, Espagne)

      2013
      02
      20

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mercredi 20 février 2013,11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Wednesday, February 20 2013, 11 a.m.

      Résumé non communiqué / Abstract not provided

    • Standing shear waves in viscoelastic mediaValeriy Andreev (Acoustics Dpt, Faculty of Physics, Moscow State University, Russia)

      2013
      02
      19

      annulé / canceled

      The talk is devoted to the effects which can be observed in resonator made of soft solid material (gel, soft biological tissue, polymers). I will show that method of resonator can be used for accurate measurement of shear modulus and shear viscosity in frequency range 1 – 1000 Hz. The spectrum of relaxation times is evaluated from the resonance curves. In nonlinear regime the shape of resonance curves is transformed asymmetrically with the amplitude increasing, becoming steeper at frequencies above resonance. The magnitude of the resonance frequency is increased up to 10 %. Temporal waveform of a standing wave is distorted and becomes asymmetric. These effects are typical for waves in media with cubic nonlinearity.

    • Flash doctorantsDoctorants de première année du LAUM

      2013
      02
      12

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 12 février 2013, 10 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 12 2013, 10 a.m.

      Présentation de leur thèse par les doctorants de première année du LAUM :

      Short scientific presentation by the first year PhD student of the LAUM:

       Doctorant

       Équipe (encadrants)

       Sujet  de la thèse

      Omar Aklouche

      VAGuE (F. Gautier, S. Maugeais, A. Pelat)

      Trous noirs acoustiques

      Rodrigue Bouete

      VAGuE (B. Brouard, O. Dazel, J.-L. Rebière)

      Méthodes numériques vibro-acoustiques...

      Olfa Chaouch

      Transducteurs (K. Raoof, L. Simon)

      Tomographie passive...

      Thibaut Devaux

      Matériaux (V. Pagneux, O. Richoux, V. Tournat)

      Rectificateur et diodes acoustiques

      Ludovic Foze

      Matériaux (M. Bruneau, C. Potel)

      Guides rugueux, CND

      Adalbert Nanda Tonlio

      Transducteurs (P. Béquin, S. Durand)

      Microphones à micro décharges

      Côme Olivier

      Transducteurs (P. Lotton, G. Pénelet, G. Poignand)

      Transducteurs thermo-acousto-électriques

      Julien Poittevin

      VAGuE (F. Gautier, C. Pézerat, P. Picart)

      Holographie optique numérique ultra-rapide

      Xiong Lei

      VAGuE (Y. Aurégan)

      Use of metamaterials in duct acoustics

    • Nonlinear wave propagation in the body: diagnostic imaging, brain therapy, and shear shock wavesGianmarco Pinton (Institut Jean Le Rond d'Alembert, UPMC, Paris)

      2013
      02
      05

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 5 février 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, February 5 2013, 11 a.m.

      Soft tissue in the human body can support fast longitudinal waves (1500 m/s) and slow transverse waves (2 m/s). Both types of waves propagate nonlinearly, i.e. the speed of wave propagation depends on its amplitude.

      The first part of this presentation will be on nonlinear longitudinal waves and in particular models and simulations for ultrasound propagation in the human body. With these simulations we have been able to generate the first three dimensional, anatomically correct ultrasound images based on propagation physics. I will then present preliminary results on spatial coherence imaging, a new type of ultrasound imaging that measures tissue's scattering properties (instead of tissue reflectivity).

      Ultrasound imaging pulses are at low intensities. The second part of the presentation is o high intensity ultrasound which can be used for to nonivasively destroy tissue at the focus. For brain therapy focusing through the skull is difficult because the bone layer introduces a distortion of a spherical beam and is strongly attenuating. During therapy the skull absorbs a significant amount of acoustic energy. The first estimates of the acoustic thermal absorption in bone are presented. The effects of nonlinearity are important due to large intensities at the focus. Their influence on the thermal dose at the focus is shown.

      Fast ultrasound waves can be used to measure slow shear waves.  The nonlinear behavior of longitudinal waves in fluids or solids is well established from a theoretical and an experimental point of view. By comparison, the behavior of shock shear waves remains relatively unexplored. The last part of this presentation will be on shear shock wave reflection and on shear shock wave tracking.

    • Méthodes énergétiques modales en vibro-acoustiqueNicolas Totaro (LVA, INSA, Lyon)

      2013
      01
      29

      annulé / canceled

      Pour calculer la réponse vibro-acoustique de systèmes couplés, deux approches s'opposent depuis des années : les méthodes déterministes et les méthodes statistiques. Les méthodes déterministes sont la plupart du temps basées sur la discrétisation du problème couplé en petits éléments de surface ou de volume. C'est dans cette famille de méthodes que l'on retrouve les éléments finis, très répandus dans le monde industriel. Malheureusement, la taille du problème à résoudre dépend de la fréquence et devient vite extrêmement gourmand en temps de calcul. Cette approche est toutefois presque universelle puisqu'elle permet de traiter toutes les géométries et des excitations aussi diverses que des champs de pression ou des efforts ponctuels corrélés. Les méthodes statistiques d'autre part, dont le représentant le plus connu est la SEA (Statistical Energy Analysis), sont souvent des méthodes basées sur le calcul des échanges d'énergies entre sous-systèmes. Le système à résoudre est alors extrêmement simple puisque sa taille dépend du nombre de sous-systèmes. L'inconnue de base est l'énergie totale des sous-systèmes par bande de fréquences. Toutefois, pour exprimer un problème complexe de façon aussi simple, il faut respecter des hypothèses, nombreuses, parfois très contraignantes et la plupart du temps uniquement valides en hautes fréquences et/ou pour des sous-systèmes académiques (plaque, poutre, etc...). Voici donc deux méthodes qui peuvent être complémentaires mais qui ne couvraient pas la totalité du spectre fréquentiel. C'est le fameux "frequency gap" où aucune des deux méthodes n'est vraiment applicable. Toutefois, ce "frequency gap" se réduit à mesure que les performances informatiques augmentent.

      Les méthodes énergétiques modales sont de la même catégorie que la méthode SEA mais proposent des calculer les échanges d'énergies entre les modes de systèmes couplés plutôt qu'entre les sous-systèmes eux-mêmes. Elles utilisent ainsi les éléments finis comme un outil pour représenter les modes des sous-systèmes découplés. Elles permettent de monter plus haut en fréquence que l'élément fini classique (puisque l'on traite de sous-systèmes découplés), de modéliser des systèmes à géométrie complexe et de nombreux types d'excitations mais aussi d'estimer la distribution spatiale de l'énergie cinétique et de déformation dans les sous-systèmes, de prendre en compte les modes non résonants, d'identifier les modes responsables des transferts d'énergie et même de tenter de faire de la synthèse sonore. Les méthodes énergétiques modales peuvent être vu comme un post-traitement des éléments finis pour obtenir une synthèse de l'information et définir des outils de pré-design. 

    • Quantitative ultrasound of bone: towards an estimation of multiscale biomechanical propertiesGuillaume Haïat (MSME, Université Paris-Est)

      2013
      01
      22

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 22 janvier 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 22 2013, 11 a.m.

      Bone is a complex multiscale anisotropic medium. At the scale of several hundred nanometres, mineralized bone is composed of elementary components such as hydroxyapatite, cylindrically shaped collagen molecules and water. At the scale of 1 to 10 μm, bone is constituted by the ultrastructure composed of fibrils and extrafibrillar spaces. At the scale of several hundred micrometers to several millimetres, the microstructure of cortical bone (compact medium with porosity values comprised between 5 and 15%) is constituted by cylindrical units called osteons whereas that of trabecular bone (highly porous medium with porosity comprised between around 75% to 95%) is made of an interconnected network of more or less disordered trabeculae.

      First, Quantitative ultrasound (QUS) methods aiming at estimating trabecular bone quality will be considered. The coupling of numerical simulation tools with high resolution imaging techniques led to the estimation of the sensitivity of ultrasonic parameters to controlled modifications of bone properties by considering an in silico approach of osteoporosis. A similar approach allowed a better understanding of the physical determinants of two longitudinal wave modes in this poroelastic medium (slow and fast wave modes). Two homogenization models of trabecular bone assuming independent and multiple scattering respectively and aiming at determining bone properties at the macroscopic scale by taking into account viscoelastic and wave scattering effects have also been developed.

      Second, QUS methods applied to cortical bone will be presented. An experimental multimodal approach allowed a better understanding of ultrasonic propagation at 4 MHz. Finite element numerical simulation tools aiming at modelling the axial transmission configuration have been developed. This approach has been used in order to study the effect of a gradient of material properties determined above on the ultrasonic response of cortical bone. An homogenization method leading to the estimation of the variation of the elastic coefficients across the bone cross-section was developed based on the analysis of 3-D synchrotron micro-computed tomography images.

      Third, the application of QUS technique to the determination of the osseointegration of endosseous implants will be studied. An ultrasonic device applied to dental implant will be described. Then, a more fundamental approach consisting in studying a dedicated animal model with a planar bone-implant interface will be studied.

    • Control of acoustic propagation using nonlinearity, periodicity, asymmetry and local resonatorsGeorgios Theocharis (LAUM)

      2013
      01
      08

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 8 janvier 2013, 11 h

      LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, January 8 2013, 11 a.m.

      After a brief description of my scientific journey from Athens to Le Mans, I will focus on my last achievements to the field of granular crystals. Granular crystals defined as ordered aggregates of elastically interacting particles, have drawn interest the last years. These media come not only in different varieties (homogeneous, heterogeneous, disordered), but can be tailored to have tunable responses, ranging from linear, to weakly and strongly nonlinear. Fundamental phenomena have been observed, related to vibrational energy propagation (Solitons), localization (Discrete Breathers), re-distribution, and asymmetric propagation enabled by the spatial discreteness, asymmetry and nonlinearity of granular crystals. Current activities will be also presented regarding locally resonant acoustic metamaterials.

    • Éco matériaux performants pour l'isolation ou l'absorption acoustiqueClément Lagarrigue (LAUM)

      2012
      12
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 déc. 2012, 11:00

      coll. Jean-Philippe Groby, Vincent Tournat, Olivier Dazel (LAUM), Olga Umnova (University of Salford, RU)

      Depuis quelques années, les cristaux photoniques et phononiques font l’objet d’études poussées notamment dans la communauté des acousticiens. Ces cristaux permettent d’interdire la transmission des ondes sonores sur certaines plages de fréquences (bandes interdites) dépendantes des dimensions du cristal. Ce phénomène est dû aux interférences multiples entre les diffuseurs qui le constituent et qui surviennent pour des longueurs d'onde très inférieures à ses dimensions caractéristiques. En agissant sur les caractéristiques des cellules élémentaires (périodicité, géométrie du maillage...) il est possible de combiner les pertes en transmission liées à la période à des effets résonants plus basses fréquences liés à la nature même des diffuseurs (rigides, résonants...). En optimisant ces caractéristiques, il est alors possible d’obtenir des coefficients d’absorption quasi totale sur de larges bandes de fréquences.

      Deux métamatériaux ont été étudiés, visant à trouver des solutions alternatives à des problématiques rencontrées en acoustique du bâtiment et ayant pour contrainte supplémentaire d'être écologiques ou naturelles. Le premier est une barrière acoustique constituée d’un cristal sonique en bambou, permettant d’avoir des pertes en transmission en basses fréquences (autour de 300 Hz et autour de 2000 Hz). Le second est un panneau de matériau poreux constitués d’inclusions résonantes offrant une absorption acoustique quasi totale pour des longueurs d’ondes 10 fois supérieures à l’épaisseur du matériau (2 cm).

      Le comportement de ces deux dispositifs a été étudié expérimentalement et numériquement via plusieurs méthodes (décomposition en ondes planes et méthode de diffusion multiple pour le premier et éléments finis pour le second) et a permis de mettre en évidence les bonnes performances des métamatériaux dans l’audible. 

    • Propagation non linéaire dans les structures granulaires magnétiques unidimensionnellesJérémy Cabaret (LAUM)

      2012
      12
      04

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 4 déc. 2012, 11:00

      coll. Philippe Béquin, Vincent Tournat (LAUM)

      Nonlinear torsional vibrations and waves are experimentally and theoretically studied in a one-dimensional monoatomic granular chain composed by magnetic spherical beads. The mechanical interaction law between the beads can be described by a hysteretic-type nonlinearity. Based on this contact law, a model is developed for torsional vibrations and waves. We focus here on the study of the nonlinear resonance phenomenon in a finite length granular chain. We also observe dispersion in linear wave propagation associated to the periodicity of the medium. Experimental and theoretical results are compared and interpretations on the basis of the hysteretic contact behavior are discussed. The conclusion of this work is that this type of medium exhibits a dominant nonlinearity of hysteretic-type. 

    • Identification des forces non-linéaires de contact agissant sur les structures vibrantes à partir de réponses dynamiques mesuréesJosé Antunes (Applied Dynamics Lab., IST/ITN, Lisbonne, Portugal)

      2012
      11
      27

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 27 nov. 2012, 11:00

      coll. Vincent Debut (Applied Dynamics Lab., IST/ITN)

      Les structures sont souvent soumises à des forces localisées très non-linéaires (chocs, frottements), dont la mesure directe n’est pas toujours possible. Ceci soit parce que les composants sont trop légers pour être instrumentés sans que leur dynamique soit modifiée, ou bien parce que l’accès aux points de mesure des forces est trop difficile pour une question d’encombrement, ou encore parce que l’environnement est trop agressif (température, corrosion, rayonnements ionisants).

      Dans tous ces cas il devient intéressant de pouvoir estimer les forces dynamiques de contact d’après les réponses vibratoires mesurées à distance, par application de méthodes inverses. Ces résultats sont utiles à plusieurs égards, soit pour valider des modèles prédictifs, soit pour fournir les propriétés des lois d’interaction qui «alimenteront» les modèles, soit finalement pour le suivi de l’intégrité des composants industriels.

      Dans ce séminaire nous présenterons des aspects essentiels concernant ce type de problème, en particulier :

      1. la sensibilité aux bruits de mesure et la régularisation des opérateurs inverses de propagation ;
      2. la sensibilité aux erreurs dans les paramètres modaux utilisés pour construire les fonctions de transfert du système et l’amélioration de ces paramètres.

      Les propos seront illustrés par deux exemples d’intérêt pratique :

      1. l’identification des forces d’impact aux appuis avec jeux d’un tube d’échangeur de chaleur excité par la turbulence de l’écoulement ;
      2. l’identification de la force d’excitation par l’archet dans une corde frottée.

      Quelques résultats expérimentaux seront présentés.

    • Modèle de Biot-JKD : simulation d’ondes transitoires dans des milieux poroélastiques hétérogènesBruno Lombard (LMA, CNRS, Marseille)

      2012
      11
      20

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 20 nov. 2012, 11:00

      coll. Émilie Blanc (LMA), Guillaume Chiavassa (LM2P2, École Centrale, Marseille)

      On s’intéresse à la propagation des ondes poroélastiques décrites par le modèle de Biot, dans le domaine temporel. La plupart des méthodes numériques existantes ont été développées en régime basse-fréquence [1]. On propose ici de concevoir des méthodes numériques dans l’ensemble du domaine de validité du modèle de Biot. En régime haute-fréquence, les effets de couche limite visqueuse à l’intérieur des pores doivent être pris en compte. On utilise pour cela le modèle de perméabilité dynamique de Johnson-Koplik-Dashen (JKD). Certains coefficients du modèle de Biot-JKD sont alors proportionnels à la racine carrée de la fréquence. Dans le domaine temporel, les équations d’évolution se mettent sous la forme d’un système hyperbolique avec des dérivées fractionnaires. Celles-ci généralisent la notion de dérivées classiques, et reviennent à un produit de convolution en temps dont le noyau singulier est lentement décroissant.

      Pour calculer ces dérivées fractionnaires, deux stratégies existent. La première consiste à calculer directement le produit de convolution mis en jeu. Cependant, cela nécessite de stocker le passé de la solution, ce qui est trop pénalisant en terme de mémoire informatique. La deuxième stratégie, que nous mettons en oeuvre ici, est basée sur une représentation diffusive du noyau de convolution. Celui-ci est remplacé par un nombre fini de variable de mémoire dont la relaxation est gouvernée par une équation différentielle ordinaire du premier ordre, locale en temps. Les coefficients de la représentation diffusive sont déterminés par une technique d’optimisation sur la plage de fréquence d’intérêt.

      On propose une analyse mathématique du modèle 1D de Biot-JKD avec représentation diffusive. Le système est modélisé numériquement en utilisant une méthode de splitting : la partie propagative est discrétisée par un schéma aux différences finies ADER, d’ordre 4 en temps et en espace, et la partie diffusive est intégrée exactement. Les propriétés de cet algorithme sont ensuite analysées. Les solutions numériques sont comparées avec des solutions analytiques, pour des valeurs des paramètres physiques représentatives de milieux réels. Des simulations numériques 2D seront également présentées. Les algorithmes proposés rendent possibles des simulations numériques de propagation à travers des milieux complexes.

      [1] G. Chiavassa, B. Lombard, Time domain numerical modeling of wave propagation in 2D heterogeneous porous media, J. Comput. Phys. 230, 5288-5309 (2011).

      [2] E. Blanc, G. Chiavassa, B. Lombard, Biot-JKD model: simulation of 1D transient poroelastic waves with fractional derivatives, soumis au J. Comput. Phys. (2012) http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00713127

    • Champs acoustiques en mélanges gazeux thermovisqueux : phénomènes de diffusion mutuelle et de pré-condensation aux paroisCécile Guianvarc'h (LVA, INSA, Lyon)

      2012
      11
      13

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 13 nov. 2012, 11:00

      coll. Michel Bruneau (LAUM), Roberto Gavioso (Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Turin, Italie)

      Le champ acoustique en milieu fluide thermo-visqueux est étudié ici de façon analytique en milieu limité, dans le cas où le fluide est un mélange de deux gaz différents (air-vapeur d'eau par exemple), l'état de l'un des deux gaz pouvant être proche de l'état d'équilibre liquide-vapeur, entraînant alors la formation d'une fine couche de liquide en paroi (phénomène de pré-condensation). Ainsi, aux deux variables thermodynamiques usuelles, pression et température, s'ajoute la variable concentration des deux composants (milieu tri-variant), ce qui se traduit notamment, hors couches limites, par un facteur de dissipation supplémentaire associé aux écarts instantanés de concentration. 

      Dans les couches limites, au phénomène de diffusion thermique se superposent des phénomènes de diffusion moléculaire qui résultent d'un couplage fort entre le champ thermique et le champ de concentration.

      Sur la frontière du domaine (paroi solide), les conditions portent sur -i/ le non-glissement -ii/ le lien entre la composante normale de la vitesse particulaire et le flux de matière à l'interface liquide-gaz (les deux sont nuls en paroi en l'absence de changement de phase), -iii/ l'écart instantané de température imposé sur l'interface liquide-gaz par la chaleur latente de changement d'état et la diffusion thermique qui en résulte (il est nul en paroi en l'absence de changement de phase).
      Cet ensemble de trois conditions doit être "fermé" par une description de l'état d'équilibre thermodynamique de la couche de liquide pariétale (quand elle existe), de façon à exprimer l'écart instantané d'épaisseur de cette couche (vitesse normale de l'interface liquide-gaz). 

      Bien que ce sujet ait été traité au cours des trente dernières années, notamment dans le cadre de travaux sur les propriétés thermo-physiques des fluides, sur la propagation en milieux poreux (grès), sur la séparation de mélanges de gaz, et sur la thermo-acoustique, les études sont toujours limitées à certains aspects des phénomènes, à l'exclusion des autres quand bien même seraient-ils fortement couplés. 
      Ainsi l'étude présentée ici s'attache à pallier ce manque, en traitant le problème dans son ensemble, tous les phénomènes et leurs interactions étant considérés de façon continue dans et hors des couches limites. In fine, l'objectif est de relancer des travaux qui restent actuellement en suspend et dont les résultats sont attendus.

    • Des ondes acoustiques à la détection chimique et biologique : deux exemplesNajla Fourati & Chouki Zerrouki (CNAM, Paris)

      2012
      10
      30

      LAUM, salle de conférences (4e étage), mardi 30 oct. 2012, 11:00

      Des ondes acoustiques à la détection chimique et biologique en milieu liquide

      Najla Fourati

      Le développement des capteurs à ondes acoustiques n’a pas cessé depuis la première balance à quartz développée par Sauerbrey en 1959. Leurs applications vont de la recherche médicale et le dépistage de maladie lors de tests cliniques jusqu'à la détection de contaminations dans l’industrie agro-alimentaire et l’environnement. Les systèmes les plus récents sont les capteurs gravimétriques à ondes acoustiques de surface (SAW). Leur principe de fonctionnement repose sur la génération et la détection d’une onde acoustique à la surface d’un matériau piézoélectrique, à l’aide d’électrodes interdigitées. L’étude des variations des propriétés du milieu de propagation, situé sur la zone sensible entre les électrodes, permet de reconnaître spécifiquement des analytes en milieu aqueux. Le challenge principal étant de détecter avec la plus grande spécificité des quantités de plus en plus petites en un minimum de temps. Quelques applications, hybridation d'ADN, reconnaissance anticorps / antigènes..., seront présentées.

      Des capteurs gravimétriques à la caractérisation des surfaces : encore une histoire d’ondes !

      Chouki Zerrouki

      L’utilisation des rayonnements X comme « outil » pour la caractérisation structurale et/ou physicochimique n’est pas nouveau et constitue encore l’une des méthodes les plus robustes et fiables dans ces champs d’application.A travers quelques exemples, cet exposé s’attachera à mettre en évidence le potentiel offert par la réflectométrie X à incidence rasante et son apport au domaine des détections chimiques et biologiques, notamment via les capteurs gravimétriques à ondes acoustiques de surface ; et plus généralement à l’étude de l’état de surface des matériaux.

    • Retournement temporel avec conditions aux limites absorbantesFrédéric Nataf (Laboratoire J.-L. Lions, UPMC, Paris)

      2012
      09
      04

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 4 septembre 2012, 11:00

      The time-reversed absorbing conditions (TRAC) method introduced in "Time Reversed Absorbing Condition: Application to Inverse Problems", Assous, Kray and Nataf (Inverse Problems, 2011) enables one to "recreate the past" without knowing the source which has emitted the signals that are back-propagated. It has been applied to inverse problems for the reduction of the computational domain size and for the determination, from boundary measurements, of the location and volume of an unknown inclusion. The method does not rely on any "a priori" knowledge of the physical properties of the inclusion. We present the extension of the "TRAC" method to the partial aperture configuration and to discrete receivers with various spacing. In particular the "TRAC" method is applied to the differentiation between a single inclusion and a two close inclusion case. Subwavelength resolution can be achieved even with more than 20% noise in the data.

    • Band gap and waveguide engineering with periodic arrays made of rigid square-rod scatterersVicent Romero-Garcia (IGIC, Universitat Politècnica de València, Espagne)

      2012
      07
      10

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 10 juil. 2012, 11:00

      Résumé non communiqué

    • Acoustics and vibration groups in Oita UniversityToru Otsuru (Oita University, Japon)

      2012
      07
      06

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 6 juil. 2012, 11:00

      Résumé non communiqué

    • Progress in thermoacoustic refrigerationSteven Garrett (Penn State University, E.-U.)

      2012
      06
      22

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 22 juin, 14:00

      Résumé non communiqué

    • Étude numérique de l’interaction d’une onde acoustique de volume avec une interface de type contact avec frottement. Relation entre contenu fréquentiel et dynamique locale de contactAnissa Meziane (I2M, Université de Bordeaux)

      2012
      06
      15

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 15 juin 2012, 11:00

      L'étude des effets non linéaires sur la propagation d’ondes acoustiques dans les solides suscite un intérêt grandissant. En effet, des études déjà réalisées montrent un potentiel très intéressant dans l’utilisation de ces effets sur la propagation d’ondes ultrasonores pour obtenir des informations sur la santé ou les caractéristiques d’une structure (micro-fissures, fissures fermées, état de plasticité d’une structure soumise à de la fatigue, ou pour l'état d’adhésion d’un joint de colle...)

      Les travaux présentés portent sur l'étude numérique de l’interaction d’une onde acoustique avec une interface de type contact avec frottement. La détection et la caractérisation de fissures fermées en est une application directe. Un modèle numérique dynamique non linéaire Éléments Finis d’un milieu possédant une interface ou une fissure d’orientation donnée est présenté. Une loi de contact unilatéral avec frottement de Coulomb est prise en compte au niveau du contact ou des lèvres de la fissure. Cette loi d’interface présente l’avantage de n’avoir qu’un paramètre: le coefficient de frottement. Numériquement, la gestion du contact avec frottement est effectuée à partir de la méthode des multiplicateurs de Lagrange [1]. Dans un premier temps, les résultats numériques [2] et expérimentaux [3] de l’interaction en incidence normale d’une onde de cisaillement avec une interface de type contact avec frottement infinie sont présentés. Le comportement non linéaire de la fissure implique entre autre la génération d’harmoniques supérieures dans le contenu fréquentiel des ondes transmises. Nous montrons que ce contenu fréquentiel est directement relié la dynamique locale de contact. Les résultat expérimentaux permettent de valider le modèle numérique. L’interaction entre une onde plane (compression et cisaillement) avec une fissure est ensuite étudiée. Le but est de réaliser une caractérisation du comportement acoustique linéaire et non linéaire du milieu en fonction de l’orientation de la fissure. Les résultats obtenus confirment que l’activation du clapping et/ou du glissement est déterminante dans l’évolution des harmoniques.

      [1] L. Baillet and T. Sassi. Mixed finite element formulation in large deformation frictional contact problem. Revue Européenne des Éléments Finis 14, 287–304 (2005).

      [2] A. Meziane, A.N. Norris, A.L. Shuvalov. Nonlinear shear wave intercation at a frictional interface: Energy dissipation and generation of harmonics. J. Acoust. Soc. Am. 130(4) 1820- 1828 (2011).

      [3] P. Blanloeuil, A. Meziane, A. C. Croxford. Numerical and experimental study of the nonlinear interaction between a shear wave and a frictional interface (under review).

    • Détection et localisation de changements en régime de diffusion multipleThomas Planès (ISTerre, Université Joseph Fourier, Grenoble)

      2012
      05
      29

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 29 mai 2012, 16:30

      Les ondes qui se propagent dans les milieux très hétérogènes, et qui rentrent dans le régime de la diffusion multiple, sont souvent considérées comme trop complexes pour apporter des informations directes sur le milieu étudié. Dans ce régime, la plupart des techniques conventionnelles d’imagerie et de surveillance sont inefficaces. Nous présentons une technique d’imagerie permettant de détecter et localiser une petite perturbation apparaissant dans un milieu fortement diffusant. Cette technique est basée sur la mesure de la décorrélation des ondes diffuses (coda) générée par l’apparition du défaut à imager. La dépendance spatio-temporelle de cette décorrélation est modélisée à l’aide d’un noyau de sensibilité basé sur l’équation de la diffusion. La position du défaut est retrouvée par résolution d’un problème inverse sous la forme d’un maximum de vraisemblance. La technique LOCADIFF à permis de localiser un défaut millimétrique dans un bloc de béton de 600kg avec une résolution de quelques centimètres. Cette méthode pourrait s’appliquer au contrôle non destructif des structures en béton. Une application à l’échelle des ondes sismiques pour le monitoring en géophysique est aussi étudiée.

    • Nearfield acoustical holography in a noisy environmentChuan-Xing Bi (Université de Technology de Hefei, Chine)

      2012
      05
      16

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mercredi 16 mai 2012, 14:00

      Nearfield acoustical holography (NAH) is a powerful tool for sound source identification and sound visualization. However, free-field conditions have to be required in the conventional NAH. In this presentation, Pr. Bi will introduce a new technique, named sound field separation technique, which has the ability to recover the radiated field in a noisy environment. In virtue of this technique, NAH can be performed in that environment. Several different types of sound field separation techniques will be described in the presentation, including how to separate the radiated and reflected fields in a semi-free field, how to separate the radiated fields from multiple sources, and how to separate the radiated and scattered fields and the field generated by unknown reflections and disturbing sources.

    • The Lattice Boltzmann Method and its application to acoustic and flow simulationsJim Buick (University of Porthmouth, RU)

      2012
      04
      12

      LAUM, bibliothèque (1er étage), jeudi 12 avril 2012, 15:30

      The Lattice Boltzmann Method (LBM) will be described demonstrating the basic principle ; how it is applied ; its accuracy ; and its limitations. A number of acoustic applications of the technique will then be presented including acoustic streaming from a medical ultrasound probe, transport of a rigid particle due to the radiation force and the simulation of the acoustic and velocity fields at the open end of a pipe. Applications of the LBM to fluid flow simulations, including blood flow in the carotid artery and turbulence in oscillatory flows, will also be presented.

    • Acoustic characterisation of the hydraulic flows and boundary conditions in open channelsKirill Horoshenkov (University of Bradford, RU)

      2012
      02
      15

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mercredi 15 fév. 2012, 16:00

      This talk will illustrate how acoustic waves can provide a reliable means to measure the surface roughness in shallow water flows. A turbulent, shallow water flow is typically characterised by its dynamically rough water surface that carrier information on the hydraulic processes within this system. It has been suggested that the spectral and statistical characteristics of this surface can be related to the scale and intensity of the flow turbulent structures which cause the water surface to appear rough. These characteristics are very important for our better understanding of the hydraulic energy losses and the mixing processes in turbulent flows. It will be shown that these characteristics can be obtained from accurate measurements of amplitude, phase and the intensity of the acoustic signal scattered by the dynamically rough water surface.

    • Nonlinearities in ultrasound contrast agent microbubbles and acoustics of liquid foamsBenjamin Dollet (Institut de Physique de Rennes, Université de Rennes 1)

      2011
      05
      17

      LAUM, mardi 17 mai 2011, 14:00

      I will discuss the acoustic behaviour of two different objects: first ultrasound contrast agent microbubbles, then liquid foams.

      Ultrasound contrast agents are microbubbles which are encapsulated by a phospholipid monolayer, both to prevent them from too fast dissolution and to carry therapeutic molecules for targeted drug delivery. In medical applications, once injected in the blood pool, they constitute very efficient ultrasound scatterers, which enables to image organ perfusion or to detect tumors. We have developed an optical spectroscopy method to investigate the resonance properties of the contrast agents. It shows that the viscoelasticity of the phospholipid monolayer modifies drastically their response compared to uncoated gas bubbles, changing the linear resonance properties [1]. Furthermore, it also greatly enhances the nonlinearities, compared to uncoated bubbles: we show that the resonance frequency is a decreasing function of the applied pressure amplitude, already at a few kPa [2]. We show that subharmonic oscillations appear also already at low applied pressure amplitude [3]. We report another nonlinearity, termed "compression-only": an oscillating bubble compresses more than it expands [4]. We rationalise all these findings using a model for the bubble shell by Marmottant et al. [5], on which we propose a weakly nonlinear analysis which theoretically explains the condition of appereance of all these nonlinearities.

      Liquid foams are known to absorb efficiently pressure waves, but the underlying mechanisms are still largely unclear. I will present our preliminary measurements of sound propagation and attenuation in a coarsening shaving foam. The foam exhibits a maximum of attenuation at a finite time, which corresponds to a rapid variation of the phase lag between the emitted and received signals. I will discuss this behaviour in the frame of bubble resonance.

      [1] S. M. van der Meer et al., J. Acoust. Soc. Am. 121, 648 (2007).

      [2] M. Overvelde et al., Ultrasound Med. Biol. 36, 2080 (2010).

      [3] J. Sijl et al., J. Acoust. Soc. Am. 128, 3239 (2010).

      [4] J. Sijl et al., J. Acoust. Soc. Am. 129, 1729 (2011).

      [5] P. Marmottant et al., J. Acoust. Soc. Am. 118, 3499 (2005).

    • Novel Hard High-Pressure Nitrides: Synthesis, Characterization, PropertiesAndreas Zerr (LSPM-CNRS, Université Paris Nord)

      2011
      05
      17

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mardi 17 mai 2011, 17:00

      Dependence of the nitrogen electronegativity on pressure opens a broad avenue for synthesis of a large variety of novel dense compounds exhibiting advanced properties. Here, the progress in high pressure – high temperature (HP-HT) synthesis of new binary nitrides of the group IVA-, IVB-, and VB-elements, their characterization, and experimental determination of their properties will be reviewed. The HP-HT synthesis has been performed both from elements (metal + N2) in a laser heated diamond anvil cell and from N-reach precursors using multianvil HP-devices. For the group IVA elements, the family of cubic spinel nitrides, γ-M3N4 (M = Si, Ge, Sn), was discovered. For the group IVB elements (Zr and Hf) the cubic nitrides having Th3P4 structure, and, very recently, a novel compound Zr7N9 were obtained. For the group VB elements we synthesized η-Ta2N3 having orthorhombic stibnite-type structure and exhibiting a peculiar texture (both needle-like and granular crystallites). Our efforts to determine reliably composition of this compound, containing both heavy and light elements and exposed to air, using the microprobe technique will be discussed.

      All obtained novel HP-nitrides exhibit elevated elastic moduli and hardness. Exciting is, however, that the high hardness and stiffness are combined with other advanced properties. γ-Si3N4, considered to be the third hardest material after diamond and cubic BN, has the electronic band gap suitable for fabrication of blue LEDs and an exceptional oxidation resistance in air up to 1400°C. c-Zr3N4 with a similarly high hardness can be deposited as thing films exhibiting outstanding wear resistance by machining of low carbon steels. This result, combined the recent report on HP-HT synthesis of c-Zr3N4 in industrial amounts, promises a significantly wider field of applications of this novel material when compared with cubic BN.

      Different in-situ and ex-situ experimental techniques were used for properties measurements: The bulk and shear moduli were derived from HP-compression combined with nanoindentation and laser ultrasonic measurements. Influence of the samples porosity on consistency of our experimental data was examined. For cubic nitrides of the group IVA and IVB elements we have found a nearly linear relation between the hardness and shear modulus. This relation shows that the hardness of a hypothetical γ-C3N4 should be similar to that of diamond. We also estimated the Gruneisen parameters and thermal shock resistances of the spinel nitrides from HP-Raman spectroscopic measurements in a diamond anvil cell. Comparison with other hard materials suggests that the thermal shock resistance of γ-Si3N4 could exceed that of cubic BN. 

    • Towards the control of acoustic waves using Sonic CrystalsVicent Romero-Garcia et L.M. Garcia-Raffi (Universitat Politècnica de València, Espagne)

      2011
      04
      21

      LAUM, salle de conférence (4e étage), jeudi 21 avr. 2011, 14:00

      Phononic Crystals are periodic distribution of elastic scatterers in an elastic host medium. In the case in which one of the media is a fluid these systems are known as Sonic Crystals (SCs). Both systems are the analogous of Photonic Crystals for the case of elastic and acoustic waves respectively.

      The control of the acoustical properties of the SCs needs the study of the distribution of the scatterers in the structure as well as of the intrinsic acoustical properties of the scatterers. In this talk we present an analysis of the distribution of the scatterers in SCs and several possibilities to improve the acoustical properties of the SC using scatterers with absorbent and/or resonant properties. Both procedures, working together or independently, provide real possibilities to control the propagation of acoustic waves.

      From the theoretical point of view, the wave propagation through periodic and quasiperiodic structures has been analysed by means of the multiple scattering theory, the plane wave expansion and the finite elements method. A novel extension of the plane wave expansion to obtain the complex relation dispersion for SC allows us to identify new modes in the structure with evanescent behaviour. This technique gives a more accurate picture of the propagation properties of SC.

      The interplay between the optimized structures of scatterers and the intrinsic properties of the scatterers themselves is applied to generate devices that present wide ranges of attenuated frequencies.

    • Présentation des activités de rechercheFabrice Mahé et Aziz Belmiloudi (IRMAR, INSA, Rennes)

      2011
      03
      16

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mercredi 16 mars 2011, 10:30

      Résumé non communiqué

    • Influence des porosités dans un matériau composite lin / époxy, analyse par plan d'expériencesChristophe Poilâne (Université de Caen)

      2011
      03
      15

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 15 mars 2011, 16:00

      La présence des porosités dans un matériau composite est un facteur de non qualité qui pénalise les performances. Les polymères renforcés par des fibres végétales comportent inévitablement des porosités (les fibres sont creuses). Les objectifs du travail présenté sont "l'optimisation par plan d'expériences d'un protocole d'élaboration d'un matériau composite", "l'établissement d'un modèle expérimental pour prédire certaines propriétés du matériau" et "l'étude statistique de la corrélation entre les propriétés étudiées". Le matériau est un tissu de lin préimprégné de résine époxy. L'élaboration est effectuée au contact en suivant un plan d'expériences. Les taux de porosités s'étalent de quelques % pour les meilleurs échantillons à 25% pour les plus médiocres ! Les propriétés analysées sont morphologique (épaisseur, masse volumique, taux de fibres, taux de résine, taux de porosités), mécaniques (rigidité en flexion, élongation en flexion, résistance en flexion), sorption (coefficient de diffusion, saturation). On montre qu'une mesure de sorption est efficace pour valider rapidement et facilement la qualité de ce type de matériau (quelle que soit la forme de la pièce).

    • Approches récentes de la théorie statistique de l'information en traitement du signal et des imagesDavid Rousseau (Université d'Angers)

      2011
      03
      01

      LAUM, mardi 1er mars 2011, 16:30

      Ce séminaire  proposera des adaptations du paradigme introduit par C. Shannon en 1948 qui, à partir de 5 ingrédients (source, message, canal, destinataire, bruit)  décrit les limites des performances théoriques pour l'ensemble des systèmes de communication. En particulier, on montrera l'intérêt de considérer le bruit du canal comme une entrée informationnelle à part entière pour des tâches [1-4] d'extraction de l'information (signal et image) en présence de bruits non gaussiens ou de systèmes non linéaires au sein du canal. Les exemples [1-4] -liste non exhaustive - seront pris dans des domaines (traitement d'antenne multicapteurs, estimation paramétrique, détection, imagerie cohérente) connectés à l'acoustique.

       [1] D. Rousseau, A. Delahaies, F. Chapeau-Blondeau; "Structural similarity measure to assess improvement by noise in nonlinear image transmission"; IEEE Signal Processing Letters 17, 36-39 (2010).

      [2] S. Blanchard, D. Rousseau, D. Gindre, F. Chapeau-Blondeau; "Constructive action of the speckle noise in a coherent imaging system"; Optics Letters 32, 1983-1985 (2007).

      [3] D. Rousseau, F. Chapeau-Blondeau; "Noise-improved Bayesian estimation with arrays of one-bit quantizers"; IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 56, 2658-2662 (2007).

      [4] D. Rousseau, G. V. Anand, F. Chapeau-Blondeau; "Noise-enhanced nonlinear detector to improve signal detection in non-Gaussian noise"; Signal Processing 86, 3456-3465 (2006).

    • Imagerie acoustique en milieux réverbérantsThomas Gallot

      2011
      02
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 18 fév. 2011, 14:30

      Le travail de recherche mené lors de cette thèse propose d'améliorer la compréhension et l'utilisation de champs d'ondes complexes issus de la propagation en milieux réverbérants. Dans de tels milieux, la réverbération donne lieu à une répartition spatiale de l'intensité liée à la position de la source. Ce phénomène, appelé rétro-diffusion cohérente, est étudié dans des cavités simples afin de disposer de modèles analytiques permettant de prédire les résultats expérimentaux de surintensité à la source. Les symétries spatiales jouent aussi un rôle dans la répartition de l'intensité, rôle qui est étudié selon la même approche. La réverbération, aussi complexe soit-elle, contient des informations qui peuvent permettre d'imager le milieu de propagation. Ce principe est utilisé pour l'élastographie, l'imagerie de l'élasticité des tissus mous. La problématique et les méthodes d'élastographie sont alors présentées puis appliquées à la détermination de délais électromécaniques dans des muscles squelettiques. Les méthodes d'extraction de l'information contenue dans un champ complexe d'ondes élastiques sont ensuite développées. Basée sur le retournement temporel et la corrélation de bruit, une élastographie passive tirant profit du bruit physiologique est proposée. La faisabilité de cette méthode est démontrée à travers des mesures d'élasticité dans des gels et les premiers résultats in-vivo sont présentés. Finalement, une optimisation des méthodes d'imagerie passive est développée à partir de données sismiques. Le principe de ce filtre inverse passif consiste à mieux prendre en compte une répartition spatiale généralement inhomogène des sources de bruit.

    • Couplages vibroacoustiques avec FreeFEMJacques Morice (Laboratoire J.-L. Lions, UPMC, Paris)

      2011
      02
      04

      LAUM, salle de conférence (4e étage), vendredi 4 fév. 2011, 11:00

      Résumé non communiqué

    • Acoustical characterisation of macroscopically inhomogeneous porous materials: direct and inverse scattering problems under the rigid frame assumptionLaurent De Ryck (LMS Intl, KU Leuven, Belgique)

      2011
      02
      01

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 1er fév. 2011, 16:00

      Résumé non communiqué

    • Application de la théorie source filtre à l'étude de la communication vocale chez les mammifères: le cas du cerfDavid Reby (University of Sussex, Brighton, RU)

      2011
      01
      19

      LAUM, bibliothèque (1er étage), mercredi 19 jan. 2011, 10:00

      Je présenterai une revue de mes études sur le brame du cerf élaphe, qui illustre l'utilité de l'application de la théorie source-filtre de la production de la parole à l'étude du comportement vocal des mammifères. En combinant l'examen de l'anatomie fonctionnelle de l'appareil vocal, des analyses acoustiques et des expériences de rediffusion de signaux re-synthétisés, nous avons montré que : (1) Les mâles de Cerf élaphe et de Daim ont un larynx descendu et mobile, une innovation anatomique (auparavant considérée comme propre à l'homme) qui permet aux cerfs de baisser la fréquence de leurs formants lorsqu'ils vocalisent et d'exagérer l'expression sonore de leur taille corporelle. (2) Les fréquences minimales des formants, produites lorsque le tractus vocal est complètement étiré, sont contraintes et communiquent une indication honnête de la taille corporelle dans les brames de cerf élaphe. (3) Les mâles utilisent la fréquence minimale des formants des brames de leurs rivaux pour évaluer leur capacité à combattre, et ajustent les formants de leurs propres vocalisations en fonction de ceux de leurs rivaux. (4) Les biches perçoivent la variation des formants liés à la taille corporelle, et sont plus attentives envers les brames dans lesquelles les formants indiquent des mâles de taille supérieure, indépendamment de la valeur de la fréquence fondamentale. (5) Les biches préfèrent les mâles dont la fréquence fondamentale est haute. Je conclurai par une présentation de la très grande la variabilité inter- et intra- spécifique des vocalisations de communication sexuelles chez les cervinés.

    • pas de séminaire car conseil de labo à 10h

      2017
      09
      17

      (salle prise)

    • "Aquaculture - acoustic related problems », par Petr Cisar, « Institue of Complex Systems » , Nove Hrady, République Tchèque.

      2017
      09
      14

      Aquaculture - acoustic related problemsThe lecture will introduce the main research topics of the Laboratory of Signal and Image processing with the focus on the fish behaviour monitoring in aquaculture systems and crayfish as bioindicator. The general introduction into aquaculture and water protection will be given. The methods and systems for fish and crayfish behaviour developed by the laboratory will be explained and finally the acoustic related research topics will be discussed.

    • (11h) Propagation et localisation d'ondes dans les structures allégées: modèles réduits et applications., par Christophe Droz (Noise and Vibration Research Group, KU Leuven)

      2017
      06
      13

      Modéliser le comportement vibroacoustique des structures allégées (composites, méta-matériaux, ...) demeure un enjeu industriel considérable. Dans les milieux périodiques, les approches ondulatoires permettent d'obtenir les propriétés de dispersion locales de ces structures à partir de modèles éléments finis de leur cellule unitaire. Le développement de stratégies de réduction de modèle adaptées à la méthode des éléments finis ondulatoires (WFEM) a rendu possible l'application de la théorie de Floquet-Bloch à des structures 3D en présence de longueurs d’ondes largement inférieures à celles des dimensions caractéristiques des cellules unitaires.

      Des phénomènes ondulatoires de conversion, de localisation et de résonances locales ont ainsi pu être observés et exploités dans l’industrie. Cette présentation donnera un aperçu des travaux menés dans ce domaine sur les structures composites (École Centrale de Lyon) et dans les méta-matériaux (Katholieke Universiteit Leuven).

    • Transmission of Numerical Data in Aluminium plate using Ultrasonic Guided Waves, par SHCHUKIN Borys, LAUM ESEO

      2017
      04
      11

      In non-destructive testing (NDT), and in particular in Structural Health Monitoring (SHM), ultrasonic guided waves are widely used for the localization of defects (active methods) and for the detection of shocks or acoustic emission events (passive methods). The implementation of these methods sometimes requires deploying a large number of piezoelectric transducers, used as ultrasonic wave emitter or as receiver, on the monitored mechanical structure. The networking of these transducers on structures, which in certain situations may have very large dimensions, must necessarily be accompanied by a telecommunication system. Today, many communication standards allow the two-way exchange of data at short distances using radiofrequency waves. However, direct communication through electromagnetic waves between the different nodes of a transducer array is not always possible with given operational constraints such as the presence of metal objects in the structure or a highly disturbed electromagnetic environment, for example. In this work, the authors propose to exploit the structure itself as a channel for transmitting information conveyed by an ultrasonic carrier wave and allowing the exchange of digital data between two transducers by Binary Phase Shift Keying (BPSK) modulation. The performances of this technique is analyzed, in terms of bit error rate evaluated on an aluminum plate equipped with two transducers, a transmitter and a receiver, using the S0 mode and A0 mode of Lamb waves.

    • Time-domain representation of acoustic impedance surfaces (with or without flow) , par Gwénael GABARD

      2017
      02
      14

      The acoustic impedance of a surface is a concept that is primarily formulated in the frequency domain. However an increasing number of acoustic numerical simulations are performed in the time domain. It is then necessary to construct a numerical representation of this impedance in the time domain. A first part in this talk will present a number of best practice to construct an accurate and stable numerical implementation of time-domain impedance conditions. A second part will focus on situations when a mean flow is present and a boundary layer is developing above the impedance surface. Special boundary conditions have been developed for this purpose but their implementation in the time domain requires particular care.

    • Code it. Test it. Git it. Upload it. Versioning for fun and profit., par Mathieu GABORIT

      2017
      02
      07

      L'enregistrement de ce séminaire est disponible sur http://universite-lemans.adobeconnect.com/p7d84js98mp/

    • Observing Black Hole superradiance in fluids, par Antonin COUTANT

      2017
      01
      31

      In this talk I will discuss possibilities to observe superradiance in a tabletop experiment. I will present two different models, and theoretically discuss their main properties. The first one is an acoustic analog of a Zel’dovich cylinder, and the second one is the surface wave analog of a rotating black hole. In the last part of the talk, I will present the first experimental results that have been obtained at the University of Nottingham.

    • Qualité sonore appliquée à la séparation de sources de bruit des moteurs Diesel., par Julie DROUET, CTTM

      2017
      01
      24

      Ces travaux de thèse, soutenus en juillet 2013, portent sur l’isolation du bruit de combustion de moteur Diesel, au moyen d’un filtre de Wiener. Cette méthode a fait ses preuves lors de thèses précédentes, mais reste très lourde à mettre en œuvre car le filtre n’est déterminé que pour un point de fonctionnement du moteur. Pour des raisons d’optimisation, il a été souhaité concevoir un filtre représentatif du moteur dans la globalité de son fonctionnement  (filtre commun). L’estimation modale est apparue comme la technique la plus appropriée pour décomposer les filtres calculés et obtenir une base commune permettant de synthétiser ces filtres et au final d’obtenir le filtre du moteur . Cependant, il est nécessaire de définir un critère pour valider les bruits synthétisés à partir des filtres estimés. L’aspect perceptif est alors utilisé pour comparer les bruits synthétisés. Quelques expérimentations perceptives basée sur la similitude sont conduites, offrant de belles conclusions et d’intéressantes perspectives.

    • Contrôle par le musicien des régimes d'oscillation des instruments de musique de la famille des cuivres. Modélisation et mesures acoustiques, analyse du système dynamique., Joël GILBERT, Laum

      2017
      01
      17

      Le séminaire traite des différents régimes d’oscillation des instruments de musique de la famille des cuivres. On étudie en particulier la manière dont le musicien contrôle et sélectionne ces régimes. L’association d’un instrument, des lèvres et de la bouche d’un musicien forme un système dynamique complexe. Le couplage non linéaire entre les modes mécaniques des lèvres et les modes acoustiques de la colonne d’air de l’instrument peut, selon les paramètres, mener à un régime stationnaire, à des auto-oscillations périodiques de différentes fréquences, ou a des oscillations quasi-périodiques. Le contrôle musculaire sur les lèvres et sur la pression dans la bouche permet à un musicien entraîné de choisir le régime d’oscillation souhaité.
      On étudie un modèle physique de cuivre, qui consiste en une valve lippale à 1 degré de liberté couplée non linéairement à une expression modale de l’impédance d’entrée de l’instrument. Les seuils d’apparition et les caractéristiques de différents régimes d’oscillation de ce modèle sont étudiés à l’aide de plusieurs outils de dynamique des systèmes : l’analyse de stabilité linéaire, la simulation numérique et l’équilibrage harmonique. L’objectif sous-jacent est d’estimer la capacité de ce modèle à reproduire le comportement de l’instrument qu’il modélise.

      Les résultats des différentes approches permettent de mieux comprendre les comportements liés aux régimes d’oscillation des cuivres. Les résultats des méthodes d’analyse du modèle se complètent. Elles donnent à la fois une vision globale de l’apparition de certains régimes oscillants du modèle d’instrument, et des informations plus détaillées sur certains points de fonctionnement. Certaines situations de jeu particulières sont étudiées plus en détail, notamment la note pédale du trombone, l’influence de l’utilisation d’une sourdine passive ou active sur celle-ci et la nature des sons multiphoniques.

      Le travail présenté lors de ce séminaire repose essentiellement su r l e travail de thèse de Lionel Velut (soutenance du 19/12/2016).

    • How dogs hear us: orienting biases to speech components and voice gender discrimination, par David REBY

      2017
      01
      10

      It is well established that in human speech perception the left hemisphere (LH) of the brain is specialized for processing intelligible phonemic (segmental) content, whereas the right hemisphere (RH) is more sensitive to pro-sodic (suprasegmental) cues. Despite evidence that a range of mammal species show LH specialization when pro-cessing conspecific vocalizations, the presence of hemispheric biases in domesticated animals' responses to the communicative components of human speech has never been investigated. Human speech is familiar and relevant to domestic dogs (Canis familiaris), who are known to perceive both segmental phonemic cues and supra-segmental speaker-related and emotional prosodic cues. Using the head-orienting paradigm, we presented dogs with manipulated speech and tones differing in segmental or suprasegmental content and recorded their orienting responses. We found that dogs showed a significant LH bias when presented with a familiar spoken command in which the salience of meaningful phonemic (segmental) cues was artificially increased but a significant RH bias in response to commands in which the salience of intonational or speaker-related (suprasegmental) vocal cues was increased. Our results provide insights into mechanisms of interspecific vocal perception in a domesticated mammal and suggest that dogs may share ancestral or convergent hemispheric specializations for processing the different functional communicative components of speech with human listeners.

    • Caractérisation vibratoire des instruments à corde : analyse et recalage modal, par Scott Cogan

      2016
      11
      29

      résumé à venir

    • Propagation acoustique non linéaire en milieu bulleux, par Jean-Baptiste DOC, CNAM Paris

      2016
      11
      22

      La vidéo de ce séminaire est disponible via

      http://universite-lemans.adobeconnect.com/p6iqlcynskc/

      jusqu'au 22/5/2017.

       

      La propagation acoustique dans un milieu bulleux est étudiée numériquement. Un modèle hydrodynamique est utilisé pour décrire le couplage entre la propagation des ondes et la dynamique des bulles. Un schéma aux différences finies est employé pour résoudre ce modèle. Sur chaque pas temporel, l'équation de Rayleight-Plesset est résolue par un algorithme de Runge-Kutta adaptatif afin de modéliser la dynamique locale des bulles.

      La simulation de la réponse impulsionnelle du milieu bulleux permet d'étudier la dispersion des ondes. Afin de valider le modèle numérique, la vitesse de phase et l'atténuation des ondes sont calculées et comparées à la théorie de la diffusion multiple (approximation de Foldy). L'analyse du champ acoustique diffusé par les bulles fait apparaître deux fréquences de résonances. L'une coïncide avec la fréquence de Minnaert (résonance d'une bulle), l'autre correspond à une résonance de Bragg caractérisant l'effet de la diffusion multiple dans le milieu bulleux. L'écart entre ces deux fréquences dépend de la concentration des bulles.

      Lorsque l'amplitude de l'impulsion initiale devient importante, plusieurs effets non linéaires sont observables. De manière classique, des harmoniques d'ordres supérieurs sont produites pour la fréquence de Minnaert. Également, des combinaisons linéaires entre les harmoniques de Minnaert et la fréquence de diffusion multiple apparaissent. L'effet non linéaire le plus surprenant est le décalage de la fréquence de diffusion multiple en fonction de l'amplitude de l'onde initial. Cet effet d'assouplissement-durcissement du milieu bulleux est régit selon une loi de puissance différente de celle rencontrée classiquement en acoustique.

      Également, une étude sur la transmission/réflexion des ondes acoustiques à travers une interface bulleuse sera présentée.

    • Prédiction des mécanismes vibroacoustiques des plaques orthotropes raidies de forme quelconque : Application à la table d’harmonie de piano., par Benjamin TREVISAN, Laboratoire Vibrations Acoustique, Lyon

      2017
      07
      04

      L’étude des structures raidies est un sujet de recherche récurrent. En effet, celles-ci sont présentes dans de nombreuses applications industrielles. Leur utilisation offre de multiples avantages notamment du point de vue de l’allègement, critère qui est particulièrement important dans l’industrie automobile par exemple. Le milieu musical est également adepte de ce type de structures complexes et les instruments de musique font appel à des aspects très variés aussi bien structurels que perceptifs et subjectifs.

       

      Dans ce domaine, l’une des principales difficultés est de mettre en place une passerelle entre les lexiques musicaux et scientifiques et surtout de créer des équivalences entre les phénomènes entendus / décrits par les musiciens et les indicateurs habituellement utilisés dans les contextes industriels. La table d’harmonie de piano constitue un exemple typique de ces structures raidies et les problèmes relevés aussi bien par les facteurs que par les musiciens sont nombreux. De nos jours, les ressources numériques permettent de prendre en compte de nombreux phénomènes dans les modèles développés avec, pour conséquence, une difficulté d’interprétation entre les données d’entrée et de sortie. En considérant moins de paramètres à la fois, les modèles simplifiés présentent alors l’avantage de pouvoir en séparer l’influence et la participation dans le rendu global.

       

      En prenant comme point de départ une plaque simplement supportée rectangulaire orthotrope dite « spéciale » dans laquelle la table est inscrite, la forme de la table d’harmonie est recréée par ajout d’une densité de ressorts ponctuels dans le domaine complémentaire. Par couplage avec des superstructures collées sur chaque face, il est possible de déterminer le comportement vibratoire de l’instrument ainsi que le rayonnement acoustique à partir des impédances de rayonnement d’une plaque simplement supportée bafflée. Ce modèle analytique simplifié est représentatif des phénomènes constatés dans la littérature tout en étant particulièrement bien adapté aux études paramétriques (continuité du chevalet et des raidisseurs dans l’extrême aigu). Ainsi, il met en lumière les phénomènes de localisations spatiales de vibrations inhérents à la conception de l’instrument, et permet aussi d’étudier l’influence des différents paramètres structurels et mécaniques sur la mobilité le long des chevalets ou encore la puissance rayonnée.

       

      Afin de pouvoir qualifier pour un coût calcul réduit l’influence des paramètres structurels sur le son rayonné par l’instrument, ce modèle analytique de structure raidie est couplé à une corde et résolu dans le domaine temporel. Un tel calcul présente alors l’avantage de pouvoir évaluer perceptivement l’impact de ces paramètres, comme l’amortissement des matériaux ou encore les longueurs mortes des cordes, et de mettre en évidence les conséquences du couplage sur le contenu spectral des notes jouées. L’originalité de cette approche typique des problèmes de contacts ou de frottements tient dans le fait que les forces d’interactions qui assurent la continuité entre les sous- systèmes deviennent des inconnues du problème. Enfin, la prise en compte des petites non-linéarités géométriques de la corde est faite en les considérant comme des seconds membres des équations du mouvement, ce qui permet de conserver la notion de modes linéaires.

    • Propagation, réflexion et diffraction d'ondes de chocs, par Cyril Desjouy, Laum

      2016
      10
      11

      The study of acoustic shock propagation in complex environments is of great interest for urban acoustics, but also for source localization, an underlying problematic in military applications. To give a better understanding of the phenomenon taking place during the propagation of acoustic shocks, laboratory-scale experiments and numerical simulations were performed to study the propagation of weak shock waves between parallel rigid boundaries, and into shadow zones created by corners. In particular, this work focuses on the study of the local interactions taking place between incident, reflected, and diffracted waves according to the geometry in both regular or irregular – also called Von Neumann – regimes of reflection. In this latter case, an irregular reflection can lead to the formation of a Mach stem that can modify the spatial distribution of the acoustic pressure. Short duration acoustic shock waves were produced by a 20 kilovolts electric spark source and a schlieren optical method was used to visualize the incident shockfront and the reflection/diffraction patterns. Experimental results are compared to numerical simulations based on the high-order finite difference solution of the two dimensional Navier-Stokes equations.

    • Acoustic source identification based on sparse and block-sparse approaches, par Efren FERNANDEZ GRANDE, DTU

      2016
      11
      15

      In this talk, we address near-field source identification and sound field reconstruction methods based on microphone array measurements. We examine sparse methods such as Compressive Sensing (CS), which promote a spatially sparse representation of a sound field and can overcome the Nyquist sampling limit. Nonetheless, in general acoustic problems, the Compressie Sensing approach can be problematic for describing spatially extended sources. We present methods that promote block-sparsity instead, via solutions with sparse spatial derivatives. The performance of these methods is examined, assessing their ability to characterize spatially extended sources, such as plates and other wave-bearing structures.

    • On-going Research on Sound and Vibration, par Li CHENG,Department of Mechanical Engineering, Consortium for Sound and Vibration research The Hong Kong Polytechnic University

      2016
      10
      04

      As one of the founding departments in the Hong Kong Polytechnic University (PolyU) almost eighty years ago, the Department of Mechanical Engineering (ME) has been actively involved in both fundamental and applied research to push the frontier of knowledge ahead in order to serve Hong Kong, its surrounding region and the word. Nowadays, ME is one of the most research-active departments on the campus and excels in a number of research areas that are germane to Hong Kong and beyond. The research foci of the department are in four major areas of expertise and operated under three Research Centres and a Research Consortium under the University Niche Area scheme. As one of its constituents, the Consortium for Sound and Vibration Research (CSVR) carries out research in a wide spectrum of research topics, ranging from vibration and noise control, structural health monitoring and fluid-structure interactions. This talk will focus on a number of key research topics that are being carried out in CSVR to give the audience an overview of the CSVR and its research activities. Challenges and opportunities related to these on-going research activities will be discussed.

    • Transitoires d'attaque dans les instruments à anche: du modèle aux humains en passant par la bouche artificielle, par Andre Almeida, LAUM/ UNSW Sydney

      2016
      08
      29

      Les premiers centièmes de seconde d'une note musicale sont d'une très grande importance perceptive pour l'oreille. Sans cette phase de la note, il est parfois impossible de distinguer entre deux instruments. Pour un même instrument, par exemple une clarinette, elle permet de distinguer entre différents types d'articulation ou formes d'expressivité. Dans le passé nous avons étudié comment le différents taux d'augmentation de la pression de souffle influencent la croissance de l'oscillation. Cependant dans les instruments à anche une partie importante de l'articulation est attribué a la langue, qui permet de plus precisément controller l'apparition de la note. Dans cette présentation, des mesures sur des musiciens montrent que la langue est typiquement relachée lorsque la pression de la bouche est déjà au-dessus du seuil d'oscillation, engendrant une croissance approximativement exponentielle du son tout de suite après le relâchement de la langue. Des mesures en bouche artificielle confirment que la croissance est exponentielle lorsque la pression de souffle reste constante. De plus elles montrent que l'amplitude à l'origine de cette croissance peut être controllée par la langue. Un simple modèle aérodynamique permet d'identifier les paramètres importants dans cette amplitude initiale et donc de proposer un modèle plus complet de l'attaque, ce qui est comparé avec des résultats expérimentaux sur une clarinette simplifiée.

    • Seismic imaging of geological media, by Yder Masson

      2016
      09
      20

      Seismic imaging is key to better understanding the Earth. What is its internal structure? What is its history? Its mineral composition? The geo-dynamical processes involved as its cools? Detailed imaging of the upper part of the Earth’s crust is strategically important as it contains most of the natural resources that are vital to modern society. Further, reliable methods for imaging the subsurface are crucial for solving geo-technical problems. For example, imaging is essential for environmental-site characterization, verification of remediation practices, and the construction of transportation facilities and infrastructure. I will discuss two aspect of seismic imaging. First, the forward problem that aims to model wave propagation through the Earth. I will review my work about wave propagation in complex porous media and presentanalytical, numerical, and experimental results that link the hydro-physical properties of rocks to the observed attenuation and dispersion of seismic waves. Second, I will address the inverse problem, where seismic observations are transformed into an image. I will present recent theoretical developments that allow for localized imaging of remote target regions buried in an unknown medium.

    • Modélisation d'écoulements granulaires: rhéologie au niveau des interfaces, par Patrick Richard, IFFSTAR Nantes

      2016
      10
      18

      Des progrès récents ont été accomplis dans la description théorique de la rhéologie des matériaux granulaires. Ces travaux ont souvent considéré des milieux granulaires éloignés de toutes parois ou faiblement influencés par celles-ci. Pourtant la grande majorité des écoulements granulaires industriels se font en présence de parois, ce qui amène naturellement à la question suivante : peut-on appliquer les résultats de ses travaux à des situations réelles ?

      A l’aide de simulations numériques de type «éléments discrets» je monterai que la présence de parois peut avoir un effet majeur sur la rhéologie du système. Je discuterai également la modélisation de l’interaction avec une paroi et son influence sur la rhéologie du système. Enfin je terminerai par présenter quelques perspectives de ce travail.

    • Graded arrays of resonators: focusing, detouring, rainbow trapping and mode conversion of waves with elastic metasurfaces, par Andrea COLOMBI, Imperial College London

      2017
      02
      28

       Recent years have witnessed an increasing popularity of metamaterial devices based on the so-called local resonance to control the propagation of elastic waves in solid media. While the momentum initial focused on the subwavelength bandgaps generated by the resonance, the research is now shifting towards more complete forms of control encompassing tailored graded designs to obtain spatially varying refraction index, wide bandgaps and mode conversion.

       With the help of parallel numerical simulations and analytical models we will explore the physics and the control possibilities afforded by a recently developed metasurface made of a cluster of rods on an elastic substrate. The metasurface interacts and indeed controls the propagation of flexural waves in plates and Rayleigh waves in halfspaces. Through an appropriate engineering of the resonator’s length, I will show how to design a “resonant metalens” for wave focusing and rerouting and a “resonant metawedge” that features not only the rainbow trapping capacities but also Rayleigh to shear wave conversion.
    • Nonlinear interaction of shear wave in soft solids, par Thomas Gallot, Instituto de fisica, Facultad de ciencias, Universidad de la Republica, Uruguay

      2016
      09
      27

      Elastography is a technique based on ultrasound imaging at high frame rate to visualize shear wave propagation. This method is used medically to image soft tissues elasticity from the shear wavespeed estimations. In soft solids, shear wavespeeds have been shown to change under static compression. This nonlinear charaterization of the medium is an information that could potentially be of medical interest. Ultrasound imaging already uses a lot of nonlinear information generally based on harmonic components. This work is aim to study the shear modulus nonlinearity.

      Compared to static techniques, nonlinear characterization of rocks with dynamics methods has shown to reveal new information about the nonlinear behaviour of materials. These methods often use resonant pump wave to maximize the strain but purely propagative waves also allow to estimate nonlinearities. Here we investigate the possiblity of a wave mixing technique to measure the nonlinear response of soft solid. The experiment is performed in hydrogels and a and biological medium (beef meat). A probe shear wave and pump shear wave are generated with low frequency vibrators (50-500Hz). In soft solids, strains in the order of 10 can be induced from waves, one order of magnitude smaller than static strains. The challenge is then to detect changes of the probe wavespeed due to nonlinear interaction with the pump wave. Theoretical considerations based on a fourth-order elasticity model of an incompressible relates the time of flihght modulation with the nonlinear parameter

    • Une forêt se comporte-t-elle comme un métamatériau pour les ondes sismiques ?, par Philippe Roux, UJF Grenoble

      2016
      09
      13

      Une forêt d’arbres constitue pour les ondes sismiques un ensemble de résonateurs verticaux quasi ponctuels et arrangés de façon aléatoire ou quasi-périodique. La réalisation d’une expérience de terrain en octobre 2017 avec un réseau dense de mille géophones au sein d’une forêt de pins dans les landes aura pour but la mise en évidence de fréquences interdites pour la propagation de l’onde de Rayleigh. Ceci constituerait alors une démonstration spectaculaire de l'existence de systèmes de résonateurs couplés à l'échelle géophysique avec des applications certaines dans le domaine de la manipulation des ondes de surface en géophysique. Par exemple, en transposant ces résultats à l’échelle plus grande d’une ville où le rôle des arbres serait joué par des buildings, pourrait-on concevoir dans un futur lointain le design d’une ville qui se comporterait comme une cape d’invisibilité pour les ondes sismiques?

    • Scattering of acoustic waves by turbulence., par Vincent CLAIR, Ecole Centrale Lyon

      2017
      03
      28

      When acoustic waves propagate through a volume of turbulence, a scattering phenomenon occurs. This results in a spatial redistribution of the acoustic energy and possibly an alteration of the spectral content of the incident waves when the turbulent field is evolving in time. Such scattering is observed, for example, when tonal noise generated by the turbine is radiated from the exhaust of a turbofan engine through the turbulent shear layers developing downstream of the engine. The tonal components of the acoustic spectra measured in the far-field appear to be attenuated, to the benefit of a broadband component surrounding the tones. This phenomenon is referred to as spectral broadening or haystacking. The presented work makes use of semi-analytical and numerical methods to gain insight on the mechanisms responsible for the spectral broadening by turbulence.


      As a first step, the scattering of harmonic waves by a single convected vortex is considered. This simplified configuration retains the details of the scattering while allowing a fine analysis of the characteristic features of the haystacks. Through a study of the effects of the source frequency, the vortex strength and the convection velocity, it appears that the shape and position of the haystacks can be explained by the directivity of the scattered field associated with Doppler effects.


      The scattering of acoustic waves by a layer of homogeneous turbulence instead of a single vortex is then considered. Numerical investigations are carried out using a stochastic method to synthesise the turbulent velocity field. The stochastic method allows to consider separately the effects of several parameters of the turbulence such as the integral length scale or the correlation timescale. The resulting acoustic spectra can be related to the observations made with a single vortex and they are also consistent with experimental results on the spectral broadening by turbulent shear layers.


    • titre à venir, par Patrice MASSON, du GAUS

      2017
      03
      14

      résumé à venir

    • Améliorer ses pratiques pédagogiques : l'exemple de l'Institut Villebon - Georges Charpak (en collaboration avec l'Institut d'Optique Graduate School)., par Jeanne PARMENTIER et al.

      2017
      06
      07

      Ouvert en 2013 au sein de l'Université Paris Saclay, l'Institut Villebon - Georges Charpak accueille depuis 4 ans de petites
      promotions d'étudiants ayant, pour une très grande majorité, des fragilités dans leur parcours scolaire, recrutés sur motivation et critères sociaux.
      Son objectif est double :
      - permettre à ces étudiants d'obtenir une licence Sciences et Technologies et de poursuivre leurs études en master ou école
      d'ingénieurs avec toutes les chances de réussite
      - être un lieu de partage et d'expérimentation pédagogique : les enseignants de toutes les disciplines travaillent ensemble pour améliorer leurs pratiques pédagogiques autour de grands thèmes : gérer l'hétérogénéité des classes, ancrer les connaissances, apprendre à apprendre, développer la créativité, etc.
      Les premiers résultats semblent encourageants et plaide pour des lieux à petites échelles au sein de grandes structures d'enseignement pour accueillir les publics les plus fragiles et créer des dynamiques pédagogiques innovantes et collectives.

      Dans le séminaire, nous présenterons les grandes lignes du projet, et parlerons particulièrement des pédagogies choisies pour s'adresser à un public hétérogène, présentant parfois de fortes lacunes scolaires.
      Les pratiques pédagogiques utilisées à l'institut pour la personnalisation de l'enseignement seront complétées par quelques
      exemples issus de l'IOGS, où deux enseigneront s'exprimeront sur le thème "De l'électronique "classique" à l'EITI 2.0"

      En effet, l'Institut d'Optique Graduate School (IOGS) forme des ingénieurs physiciens, des étudiants en master et des docteurs dans le domaine de la photonique. Une grande place est laissée à la pratique et à l'expérience dans la formation ingénieur, à travers la centaine de postes-expériences disponibles au Laboratoire d'Enseignement Expérimental (LensE). Cette formation par la pratique semble primordiale pour l'ensemble de l'équipe enseignante afin d'inculquer à nos étudiants les bonnes pratiques en milieu professionnel.
      Depuis quelques années, l'optique et la photonique ont révolutionné de nombreux secteurs économiques et ont fortement modifié notre environnement quotidien. Le développement de ces systèmes photoniques n'ont été possible qu'en associant les systèmes d'optique à un traitement de l'information poussé rendu possible grâce à l'électronique et l'informatique.
      Aussi, une grande place est laissée dans notre formation à l'initiation et à la découverte du traitement de l'information à travers des modules d'électronique et d'informatique regroupés sous le terme d'Electronique et Informatique pour le Traitement de l'Information (EITI) en première année du cycle ingénieur.
      Afin de proposer une approche moins scolaire (cours/TD/TP) et de rendre les étudiants plus moteurs dans leur apprentissage, les enseignants mobilisés ont décidé de modifier un peu l'approche de ces différentes matières en proposant de plus en plus une approche projet.
      C'est cette évolution de l'électronique "classique" vers l'EITI 2.0 que nous souhaiterions vous faire partager.

    • Modelling of the acoustical properties of periodic arrays of small resonant scatterers in a porous matrixOlga Umnova (University of Salford, RU)

      2012
      09
      11

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 11 sept. 2012, 11:00

      It is well known that infinite periodic arrays of resonant scatterers (for instance split rings) in air can possess stop-bands at low frequencies. Around bandgap frequencies finite size arrays act as reflective screens, allowing very little sound transmission through them. Recently it has been demonstrated in the numerically, that when arrays of split rings are embedded in a layer of porous foam with a rigid backing, a nearly total absorption of sound can be achieved at frequencies well below the usual 1/4 wavelength resonance range. Moreover the position of the absorption peak depends strongly on the orientation of the resonator openings - the lowest peak frequency is achieved when the openings face the rigid backing.

      This work is an attempt to develop a semi-analytical model of these and other phenomena happening when periodically arranged split ring resonators are immersed in a porous matrix.

      The properties of a single split ring are considered first. Its resonant frequency in a porous matrix is estimated and is shown to be much lower than that in air if for porous materials with high tortuosity values. Then the influence of the rigid wall on the resonant frequency is investigated. The radiating impedance of the resonator opening facing the rigid wall is calculated. It is demonstrated that in this case an additional "attached mass" leads to the decrease of split ring resonant frequency.

      Periodically arranged split rings embedded in a porous layer are modelled after that. Scattering coefficients of the split rings are derived by replacing them with hollow fluid cylinders with "effective" properties. The latter depend on the orientation of the resonator opening relative to the rigid wall. Absorption coefficient of the porous layer with embedded scatterers is then calculated and compared with numerical model predictions and measurements.

    • Le retard à la bifurcation dans un modèle simplifié de clarinetteBaptiste Bergeot (LAUM)

      2012
      10
      02

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 2 oct. 2012, 11:00

      D’un point de vue mathématique la clarinette peut être vue comme un système dynamique non linéaire qui permet de relier des paramètres de contrôle comme la pression de souffle du musicien à des variables de sortie comme le son rayonné par l’instrument. En prenant en compte de fortes simplifications ce système peut se réduire à une simple équation aux différences qui peut être résolue par un processus itératif appelé "carte itérée".

      Ce modèle simplifié de clarinette est communément étudié dans le cadre de la théorie de la bifurcation statique qui fait l’hypothèse que les paramètres de contrôle sont constants. A l’inverse, nous présentons ici une étude dynamique qui prend en compte une pression de souffle qui varie lentement dans le temps. Après avoir défini et mis en évidence le phénomène de « retard à la bifurcation » nous en proposons une estimation théorique.

    • Modélisation numérique des guides d'ondes courbes: application à l'élastodynamique de structures hélicoïdales et multi-brinsFabien Treyssède (Ifsttar, Nantes)

      2012
      09
      18

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 18 sept. 2012, 11:00

      Nous présentons ici une méthode d'investigation numérique des ondes guidées dans les structures courbes. Dans un contexte général, nous discutons d'abord de l'existence des modes de propagation dans les guides courbes. La propriété d'invariance par translation, implicitement utilisée pour l'analyse des guides droits, est redéfinie pour les systèmes de coordonnées curvilignes. Nous montrons que l'écriture des équations de la physique dans un système hélicoïdal permet de satisfaire cette invariance. Notre étude est ensuite particularisée aux guides d'ondes mécaniques. Étant donné la difficulté d'obtenir des solutions analytiques, une approche purement numérique est adoptée, basée sur la méthode des éléments finis dite semi-analytique. Les câbles du génie civil, dont la structure est généralement hélicoïdale et multi-brins, constituent l'application phare des travaux présentés. Cette structure multi-brins complique la question de l'existence des modes guidés. Nous montrons qu'un système de coordonnées tournant, cas particulier du système hélicoïdal, permet de satisfaire la propriété d'invariance par translation. Enfin, nous discutons brièvement d'autres phénomènes compliquant davantage la modélisation de la propagation des ondes dans les câbles (effets de précontrainte, présence d'une matrice solide enrobant les guides, interaction ondes-défauts).

    • Holographie numérique couleur appliquée aux vibrations multidimensionnellesPascal Picart (LAUM)

      2012
      09
      25

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 25 sept. 2012, 11:00

      Nous présentons une méthode d'holographie numérique à trois longueurs d'ondes qui permet d'étudier la propagation d'ondes acoustiques à la surface d'un milieu granulaire. La méthode donne accès simultanément à une information plein champ et aux trois composantes du mouvement du milieu. Après une présentation du principe des méthodes holographiques numériques, nous détaillerons certains aspects algorithmiques et nous discuterons du dispositif expérimental mis en place. Les premiers résultats expérimentaux obtenus récemment seront présentés.

    • Modèle de contact dynamique pneumatique/chaussée par approche multi-aspérités : application au bruit de roulementGuillaume Dubois (Ifsttar, Nantes)

      2012
      10
      09

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 9 oct. 2012, 11:00

      Le bruit de contact pneumatique/chaussée joue un rôle important dans la nuisance sonore du trafic routier. Il est généré par des mécanismes complexes influencés par plusieurs paramètres tels que la texture de chaussée, la géométrie du contact et les caractéristiques du pneumatique. Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude numérique du contact pneumatique/chaussée pour la prévision du bruit en s'intéressant plus particulièrement à l'influence de la texture de chaussée. Le problème de contact est résolu à l'aide d'une Méthode Itérative à Deux Échelles (MIDE) basée sur une approche multi-aspérités de la surface de chaussée. Le pneumatique est modélisé par un massif semi-infini viscoélastique et caractérisé par des modèles rhéologiques standards (Zener ou Maxwell généralisé). Pour appliquer la MIDE au contact pneumatique/chaussée, un partitionnement de chaussée est développé permettant une description globale à partir de lois de contact sur chaque aspérité. En la comparant à des méthodes classiques, la MIDE donne des résultats identiques avec un temps de calcul largement réduit. Elle permet donc d'étudier le problème de contact sur une zone de plusieurs mètres. L'introduction de la viscoélasticité du pneu entraine une diminution de l'aire de contact identique quelle que soit la vitesse du véhicule, conformément aux résultats expérimentaux. L'introduction de la vibration du pneumatique dans le modèle de contact influence l'aire de contact apparente et le niveau des forces de contact, mais les résultats montrent la nécessité d'une validation expérimentale des effets dynamiques sur le contact pneumatique/chaussée. Enfin, les paramètres de contact permettent d'obtenir rapidement une approximation du niveau de bruit global à basses fréquences (315 - 1 000 Hz). Les forces de contact obtenues en utilisant la MIDE élastique sont très fortement corrélées avec le bruit mesuré jusqu'à 1 000 Hz pour deux configurations de pneumatique (lisse et standard). Ainsi une méthode hybride statistique est développée pour estimer le bruit de roulement à basses fréquences, donnant des résultats convaincants.

    • Identification par problème inverse vibratoire de la composante acoustique d'une excitation par écoulement turbulentDamien Lecoq (LAUM)

      2012
      10
      16

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 16 oct. 2012, 11:00

      Turbulent flows, due to the presence of obstacles or turbulent boundary layers near the structure, generate vibrations and can be a major source of noise. This kind of excitation have two components: the aerodynamic and the acoustic parts respectively in the high and low wavenumbers. The vibrations and acoustic radiations of the wall are more sensitive to the acoustic component. Indeed, the wavelengths of the aerodynamic part are very small and they excite modes with low radiation. However, the aerodynamic part has a very high amplitude, so that the acoustic component becomes very difficult to assess by measurement. The study aims to use the Force Analysis Technique (FAT), also known by its french acronym RIFF (Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée), to measure these excitations.


      In this work, the acoustic pressure identification is tested by performing a numerical experiment where excitation is obtained by a synthesis method of time signals by Cholesky decomposition of cross spectra matrices. Thanks to the wavenumber filtering of the Force Analysis Technique, the results show that the acoustic component can be extracted even if its energy level is very small with respect to that of the aerodynamic component.

    • Propagation in complex waveguidesAgnès Maurel (Institut Langevin, ESPCI, Paris)

      2012
      10
      23

      LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 23 oct. 2012, 11:00

      coll. Jean-François Mercier (Poems, ENSTA, Palaiseau)

      The scattering of a scalar wave propagating in a waveguide containing weak penetrable scatterers is inspected in the Born approximation. The scatterers are of arbitrary shape and present a contrast both in density and in wavespeed (or bulk modulus), a situation that can be translated in the context of SH waves, water waves, or transverse electric/transverse magnetic polarized electromagnetic waves. For small size inclusions compared to the waveguide height, analytical expressions of the transmission and reflection coefficients are derived, and compared to results of direct numerical simulations. The cases of periodically and randomly distributed inclusions are considered in more detail, and compared with unbounded propagation through inclusions. Comparisons with previous results valid in the low frequency regime are proposed.

    • (13h30) Characterization of Nuclear Materials using Laser Ultrasonics, par David HURLEY, Directorate Fellow at Idaho National Laboratory, Idaho Falls, ID 83415-2209, USA

      2017
      06
      13

      In this presentation I will give an overview of our work involving pulsed laser characterization of materials. This research examines acoustic and thermal wave generation and propagation in diverse materials ranging from semiconductors to metallic alloys. Since lasers are employed for both acoustic generation and detection, this approach naturally lends itself to in situ monitoring of material property evolution in harsh environments. The temporal laser pulse length and the corresponding acoustic wavelength extend from 10 nanoseconds and 100 micrometers, respectively, through 1 picosecond and 10 nanometers.

      On the large end of this spectrum, I will discuss a variety of problems germane to the nuclear energy industry. These include measuring microstructure evolution in extreme temperature and radiation environments, developing a better understanding of fatigue damage in high temperature environments and directly connecting properties to microstructure. I will conclude this section with a detailed discussion of using laser resonant ultrasound spectroscopy to monitor microstructure mediated mechanical properties during the recrystallization transformation.

      On the small end of the spectrum, I will discuss a broad array of subjects ranging from nano-scale thermal transport in nuclear fuel, phonon focusing of gigahertz surface acoustic phonons in elastically anisotropic materials, generation and detection of ultrahigh frequency surface acoustic waves, and imaging subsurface structure and function of isolated grain boundaries.

    • Dimension religieuse des conflits en cours au Proche et au Moyen-Orient, par Dominique AVON

      2016
      12
      13

      L'enregistrement de ce séminaire est disponible jusqu'au 20 janvier 2017 sur http://universite-lemans.adobeconnect.com/p69iu21dmmp/

      Les conflits du Proche et du Moyen-Orient sont complexes. L’analyse des enjeux religieux doit être considérée comme une clef parmi d’autres, insuffisante mais nécessaire. Les élites savantes et juridiques, musulmanes, juives ou chrétiennes, sont à la fois dans une situation de force et de désarroi face aux défis présents. Dans leur majorité, elles rejettent les fondements philosophiques et politiques des démocraties libérales parlementaires au nom de la tradition qu’elles transmettent de générations en générations. Elles savent user des ressorts qui existent dans les systèmes mixtes, elles savent peser dans les débats sur les questions de société, elles savent imprégner les législations et occuper une partie plus ou moins importante de l’espace éducatif et culturel. Mais elles ne sont pas d’accord sur le contre-modèle à opposer et, de ce fait, elles contribuent à nourrir les conflits au nom de la confessionnalisation de la terre et des enjeux.

    • Watching acoustic waves confined in cavities., par Oliver B. Wright, Division of Applied Physics, Faculty of Engineering, Hokkaido University

      2017
      03
      29

      Keywords: picosecond, optical scattering, fiber, acoustic-optic, ultrasonics, phononic crystal, metamaterial, cavity, extraordinary transmission

      Surface-acoustic and bulk-acoustic wave devices based on waves in resonators have found extensive application in high-frequency signal processing. In particular phononic crystals, metamaterials and micron to sub-micron structures exhibit interesting physical properties, such as omnidirectional stop bands or tight wave confinement, that allow potential improvements to these devices. Here we present results of real-time imaging and tracking of laser-excited acoustic waves at frequencies from 100 MHz up to ~100 GHz in various novel micron-scale cavity geometries: phononic-crystal slab cavity structures, metamaterial extraordinary-transmission structures and sub-micron fibres.

      [1] O. B. Wright  and O. Matsuda, Phil. Trans. Roy. Soc. A 373, 20140364 (2015).

      [2] P. H. Otsuka, R. Chinbe, M. Tomoda, O. Matsuda, I. A. Veres, J. H. Lee, J. B. Yoon and O. B. Wright, J. Appl. Phys. 117, 245308 (2015)

      [3] O. Matsuda, S. Kaneko, O. B. Wright, and M. Tomoda, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 62, 584 (2015)

      [4] T. Dehoux et al., Light Sci. Appl. 5, 16082 (2016)

    • Holographie vibratoire : identification et séparation de champs vibratoire, par Corentin Chesnais

      2016
      11
      04

      Vous pouvez visionner ce séminaire via
      http://universite-lemans.adobeconnect.com/p37mwbnx0yb/
      jusqu'au 22/11/16.

      La reconstruction de champ source a pour but d’identifier le champ d’excitation en mesurant la réponse du système. Pour l’Holographie acoustique de champ proche (Near-field Acoustic Holography), la réponse du système (pression acoustique rayonnée) est mesurée sur un hologramme bidimensionnel utilisant un réseau de microphones et le champ source (le champ de vitesse acoustique) est reconstruit par une technique de rétro-propagation effectuée dans le domaine des nombres d’ondes. L’objectif des travaux présentés est d’utiliser le même type de techniques pour reconstruire le champ de déplacement sur toute la surface d’une plaque en mesurant les vibrations sur des hologrammes à une dimension (lignes de mesures). Dans le domaine vibratoire, l’équation du mouvement de plaque implique la présence de 4 types d’ondes différents, deux étant purement évanescents. Ces derniers peuvent introduire des instabilités dans l’application de la méthode, notamment lorsque les hologrammes sont placés dans le champ lointain des efforts appliqués à la structure. La méthode présentée ici, appelée ”Holographie Vibratoire”, est particulièrement intéressante quand une mesure directe du champ de vitesse est impossible. L’holographie vibratoire permet également de séparer les champs vibratoires dans le cas d’excitations multiples en les considérant comme des ondes allers ou retours. Il est alors possible d’isoler l’influence de chaque source et de quantifier notamment les champs d’intensités structurales que chacune d’elles génère. L’objectif de cette présentation est de présenter les principes de l’holographie, ainsi que de ses limites, et de les illustrer par des exemples sur plaque infinie et sur des résultats expérimentaux.