Thèse Conception d'Un Panneau à Double Paroi Destiné au Contrôle de la Transmission Acoustique Utilisant un Métamatériau aux Propriétés Variables dans le Temps et Exploitant l'Effet « Trou Noir Ac H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Le Mans Université École doctorale : École doctorale Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes Laboratoire de recherche : LABORATOIRE D'ACOUSTIQUE DE L'UNIVERSITE DU MANS Direction de la thèse : Francois GAUTIER Date limite de candidature : 2026-06-08T00:00:00 Le contrôle de la transmission du son à travers une paroi est un enjeu majeur, d'autant plus complexe que la gamme de fréquences concernée est basse et que le mur est léger. L'objectif de cette thèse est de proposer un design capable de surmonter les limites imposées par la loi de la masse, en tirant parti de deux effets pouvant être intégrés dans une double paroi : l'effet de trou noir acoustique (ABH, [1]) et les propriétés des interfaces modulées dans le temps (TMI, [2]). Généralement, une double paroi se compose de deux panneaux séparés par des éléments de couplage (entretoises de type poutre) dans lesquels nous proposons d'intégrer les effets ABH et TMI. Lorsqu'ils sont intégrés dans des poutres, les effets ABH sont généralement créés à l'aide de variations d'épaisseur, ce qui permet de contrôler les ondes de flexion. Ils constituent alors une terminaison anéchoïque, induite par un gradient de propriétés (rigidité et amortissement), qui se traduit par un effet de localisation et une absorption efficace des vibrations. Les modes locaux ainsi créés dans la terminaison, lorsqu'ils sont amortis de façon à satisfaire les conditions de couplage critiques, entraînent une réflexion quasi nulle des ondes de flexion [3]. L'effet ABH dans une poutre peut également être induit par des variations de courbure, en particulier lorsque la poutre présente un point d'inflexion, comme c'est le cas d'une poutre sigmoïdale produite par précontrainte axiale (poutre flambée). Les variations de courbure autour du point d'inflexion donnent lieu à un phénomène de localisation comparable à un effet ABH. Cette façon de réaliser l'ABH présente l'avantage d'être facilement, fortement et rapidement contrôlable, car toute modulation de la précontrainte modifie directement les modes locaux situés près du point d'inflexion, et donc le coefficient de réflexion de l'ABH. La région proche du point d'inflexion d'une poutre sigmoïde se comporte dans ce cas comme une région de trou noir modulée dans le temps, ce qui peut être utilisé pour réaliser un découplage vibratoire entre ses deux extrémités. C'est ce type de sigmoïde qui sera utilisé comme entretoise dans la double paroi à concevoir. Après avoir étudié et optimisé les propriétés d'absorption et de transmission de la zone ABH-TMI, qui agit comme une interface modulée dans le temps (TMI), les poutres sigmoïdes seront utilisées pour relier les deux faces de la double paroi à concevoir. Ces poutres peuvent être réparties périodiquement pour former un nouveau type de métaplaque [4], combinant l'ABH et la modulation temporelle des résonateurs locaux.
[1] A. Pelat, F. Gautier, S.C. Conlon, F. Semperlotti, The acoustic black hole: A review of theory and applications, Journal of Sound and Vibration, 476 (2020) 115316.
[2] J. Galiana , J. Redondo, R. Pico and V. J. Sanchez-Morcillo, Acoustic wave scattering by spatio-temporal interfaces, arXiv:2602.07597v1 [cond-mat.mtrl-sci] 07 Feb 2026
[3] J. Leng et al., Interpretation of the Acoustic Black Hole effect based on the concept of critical coupling, Journal of Sound and Vibration 471 (2020) 115199
[4] F. Gautier, A. Pelat, Broadband vibration mitigation using a two-dimensional acoustic black hole phononic crystal, J. Acoust. Soc. Am. 155, 3051-3059 (2024).

Le Mans, situé à moins d'une heure de train de Paris, est une ville de taille moyenne classée parmi les dix villes les plus agréables à vivre de France et offrant le deuxième coût de la vie le plus abordable. En tant que doctorant, vous serez entièrement recruté par l'Université du Mans (France) et accueilli au LAUM, le Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans (UMR CNRS 6613).
Vous intégrerez un grand groupe de recherche, étroitement lié à l'industrie mécanique et des transports. Vous serez dirigé(e) par F. Gautier (LAUM, Université du Mans) et co-dirigé(e) par R. Pico de l'UPV (Universitat Politècnica de València, Espagne) et F. Ablitzer (LAUM). Vous travaillerez également avec C. Lagarrigue en tant que conseiller industriel (Metacoustic, Le Mans, France).
Le diplôme de doctorat sera délivré par l'Université du Mans.
ABHSSYS (Acoustic Black Holes for Silent SYStems, convention 101227712) est un projet européen de type Doctoral Network financé par les Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA). Il concerne la mise au point de solutions innovantes pour le contrôle des vibrations et du bruit dans les structures légères (https://cordis.europa.eu/project/id/101227712). Le projet se concentre sur le développement des technologies Acoustic Black Hole (ABH), un concept émergent qui permet un amortissement efficace des vibrations et du bruit tout en réduisant la masse et l'utilisation de matériaux. Réunissant des laboratoires universitaires de premier plan et des partenaires industriels à travers l'Europe, ABHSSYS formera une nouvelle génération de chercheurs à la croisée de la physique des ondes, de l'acoustique et de l'ingénierie. Grâce à la recherche interdisciplinaire, à la mobilité internationale et à une collaboration étroite avec l'industrie, le programme vise à accélérer le transfert des technologies ABH vers des applications concrètes dans des secteurs tels que l'aérospatiale et l'énergie.