Des véhicules plus légers grâce aux mousses d’habillage utilisées pour le confort vibro-acoustique

L’allégement des véhicules aériens et terrestres représente un enjeu majeur pour les constructeurs. Les mousses d’habillage utilisées pour le confort vibro-acoustique pourraient être une solution dans l’optimisation de l’amortissement des véhicules.
Ce sujet de recherche est développé au CEVAA (Groupe 6NAPSE) dans le cadre d’une thèse.

Traitements amortissants dans l’Industrie automobile

L’industrie automobile cherche depuis des années à optimiser le traitement amortissant des véhicules. Différents types de traitements sont donc présents dans les véhicules pour améliorer le confort vibratoire et acoustique dans l’habitacle. En effet, l’ajout de traitements amortissants de type matériaux bitumineux ou Insonorisant Feuille Fusible (IFF) permet d’amortir les vibrations de panneaux (pavillon, plancher) et donc de réduire leur rayonnement acoustique.

Le défi aujourd’hui consiste à trouver des solutions pour alléger les véhicules tout en garantissant un haut niveau de confort vibro-acoustique.

Allègement des véhicules

Différentes recherches sont effectuées pour optimiser le poids des véhicules et ainsi permettre la réduction de la consommation de carburant. L’utilisation de nouveaux matériaux dans la construction des véhicules automobiles est un axe de recherche important. Certains revêtements tels que la mousse polyuréthane imprégnée sont étudiés dans le but d’apporter un amortissement plus important que les mousses et feutres d’habillage utilisés classiquement dans l’industrie automobile.

Théoriquement, en augmentant l’amortissement des habillages et du fait qu’une grande partie de la structure est en contact avec ces matériaux, l’amortissement global du véhicule pourrait être suffisant pour diminuer la masse des matériaux amortissants classiques.

Il a été montré que l’amortissement viscoélastique de ces mêmes matériaux en traction compression est faible et ne permet pas d’expliquer ces bonnes performances. Les mécanismes d’amortissement de ces matériaux restent à comprendre pour permettre une utilisation optimale des mousses d’habillage.

Schéma du dispositif expérimental

 

Banc de mesure avec vibrométrie laser de la structure mousse-plaque

 

Comment caractériser l’amortissement de ces mousses polyuréthanes ?

Plusieurs phénomènes physiques peuvent être à l’origine de cet amortissement. L’amortissement lié aux paramètres intrinsèques de ces mousses peut avoir un impact. Les mousses polyuréthanes sont des éléments poreux qui favorisent les interactions fluide-structure apportant un amortissement viscothermique. L’interface mousse-plaque peut générer un amortissement de contact, caractérisé par un frottement sec à l’interface, un décollement de la mousse ou un amortissement lié au collage.

Pour mettre en avant les effets d’amortissements apportés par la mousse posée sur une plaque d’acier, des essaies sont réalisés. Les résultats obtenus décrivent un amortissement non-négligeable apporté par la mousse.

Mesures expérimentales et modélisation

Pour déterminer l’origine de cet amortissement, une caractérisation approfondie de la mousse est effectuée. Les paramètres intrinsèques, liés au squelette du matériau et aux paramètres de Biot, permettent de déterminer l’amortissement dû au couplage fluide-structure, aux paramètres élastiques et acoustiques à l’aide d’un modèle numérique.

L’amortissement de contact constitue un phénomène important dans l’amortissement global de la structure étudiée. Différents types d’interfaces mousse-plaque (mousse posée ou collée) sont testées pour observer leur influence sur l’amortissement global obtenu.

À l’aide de mesures expérimentales et de calculs numériques, il est possible de comprendre et hiérarchiser les amortissements présents dans une structure mousse-plaque. Cette étude fait l’objet d’une thèse au sein du CEVAA.

Une Thèse en partenariat entre le CEVAA et le LAUM

Les travaux de thèse de Meryem LE DEUNF sont intitulés « Caractérisation de l’amortissement apporté par une mousse posée sur une plaque par problème inverse vibratoire ».

Cette thèse CIFRE, soutenue par l’ANRT,s’inscrit dans un partenariat entre le CEVAA (centre d’expertise et d’essais en vibration, acoustique et fiabilité du Groupe 6NAPSE) et le laboratoire d’acoustique de l’université du Mans (LAUM). Cette thèse fait suite au projet financé par le CARNOT ESP.

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