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.

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

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.

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.


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

2015
02
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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.

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. 

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

2015
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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.

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.

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. 

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.

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

2015
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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.

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. 

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

2015
04
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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.

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.

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. 

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.

Modeling of multi-scale and multi-physical properties of acoustic materialsCamille Perrot (MSME, Université Paris-Est)

2015
06
09

LAUM, salle de conférence, mardi 9 juin 2015, 11 h

LAUM, conference room, Tuesday, June 9 2015, 11 a.m.

Cette présentation résume mes activités de recherche menées au cours des six dernières années au laboratoire MSME dans le domaine de la modélisation et de la simulation des propriétés acoustiques et mécaniques de matériaux poreux avec application aux mousses solides. L’objectif essentiel est de saisir, au travers de développements numériques et sur la base de mesures expérimentales fines, les mécanismes physiques et caractéristiques de la microstructure ayant un effet significatif à l’échelle supérieure du matériau - là où se situent les applications en termes d’ingénierie. Les résultats permettent alors, à partir de considérations multi-physiques, de dégager des nouvelles méthodes d’identification des cellules représentatives. Les approches proposées permettent par ailleurs, par la mise en continuité structure/propriétés/fabrication, d’optimiser des matériaux cellulaires sur la base d’objectifs mécaniques et acoustiques. 

La première partie traite des propriétés de transport en grande longueur d’onde et en squelette indéformable. Le concept de chemin critique emprunté à la physique des matériaux hétérogènes est invoqué ici et permet de mettre en évidence, pour une granulométrie continue de pores, la contribution spécifique de certains pores à l’écoulement. On montre alors que des mesures combinées de porosité et de perméabilité permettent d’identifier une taille caractéristique de pores à partir de laquelle une première estimation des propriétés acoustiques peut être obtenue. Un algorithme itératif original est ensuite proposé afin d’améliorer les estimations macroscopiques. Basé sur un contrôle du taux de fermeture des membranes, ce schéma fournit la seconde taille caractéristique importante de la géométrie locale (taille d’interconnexions ou goulot d’étranglement) et pose les bases d’une stratégie d’optimisation de la microstructure.

Dans la deuxième partie, les propriétés élastiques linéaires du milieu homogène équivalent sont estimées à partir de la cellule précédemment reconstruite, au moyen d’une procédure numérique adaptée qui tire avantageusement parti des symétries du problème. Cette modélisation aboutit à la mise en évidence du rôle dominant combiné des membranes et des propriétés élastiques de la matrice de base dans le contrôle de ses modules effectifs. Ces résultats s’avèrent critiques pour les applications impliquant des pertes par transmission, et permettent de disposer d’un lien micro-macro pour l’ensemble des coefficients de Biot - sans avoir recours à des paramètres d’ajustements.

Dans la troisième et dernière partie, on montre que de la modélisation multi-échelle et multi-physique ainsi obtenue, fondée sur une cellule périodique idéalisée, permet de faire émerger les principaux leviers d’optimisation compatibles avec les paramètres d’usine et les contraintes industrielles, et ainsi de guider la fabrication de matériaux poro-élastiques plus performants. 1) A porosité donnée, une première modification de la perméabilité est obtenu par simple homothétie de la cellule de base. 2) Le contrôle de la tortuosité et de la longueur visqueuse s’obtient à l’aide du taux de fermeture de membranes. 3) A morphologie cellulaire donnée, le levier permettant d’abaisser le module élastique du matériau reste la formulation chimique, en ajustant le taux d’isocyanates. La morphologie cellulaire correspondant au jeu de paramètres de transports préconisé pour le matériau sur mesure recherché s’obtient itérativement sur la base de ces principes. Ceci est illustré et discuté à partir d’un exemple industriel.

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
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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.

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

2015
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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.

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.

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.

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.

L'innovation pédagogique : un exemple et comment ne pas se prendre le mur ?Jean-Michel Génevaux (ENSIM, LAUM)

2015
09
01

LAUM, salle de conférence (4e étage), mardi 2 juin 2015, 11 h

LAUM, conference room (4th floor), Tuesday, June 2 2015, 11 a.m.

Une innovation pédagogique sera tout d'abord récapitulée (- "Encore ses ceintures et CRAIES !... pfff !") puis les méandres au sein de l'institution, les tentatives de contournement d'obstacles, les soutiens, les coups d'accélérateurs et de freins subis par cet exemple seront analysés (- "Ah bon ? Le monde n'est pas un long fleuve tranquille ?") au regard des chemins apparus comme efficaces et sereins, qui ont été mis en évidence lors d'un colloque "Innover dans l'enseignement supérieur" qui s'est tenu en 2005 à l'Université de Sherbrooke, Québec. 

Bref, de quoi optimiser votre stratégie future d'innovation pédagogique et économiser de l'énergie... si le coeur vous en dit.

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

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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.

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

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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.

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

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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.

Loudspeaker Suspension AnalysisAntonín Novák (LAUM)

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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.

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

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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. ;)

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

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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.