Le but de cette étude est de développer un concept d’isolant acoustique à base de matières recyclées. Un matériau de type coupe-son est caractérisé par son indice d’affaiblissement sonore. Plus un matériau est lourd, plus il est isolant. Cependant, un phénomène physique provoque une importante chute de son efficacité à une fréquence précise dépendant de la rigidité spécifique du matériau (i.e. rapport du module d’Young sur la masse volumique). Il devra donc avoir une masse importante tout en ayant un module d’Young adéquat pour éviter ce phénomène.
Le polyéthylène basse densité linéaire, thermoplastique recyclable de grande consommation, est alors alourdi avec des billes d’acier de grande taille afin d’augmenter la rigidité spécifique du composite résultant. Le composite ainsi formé montre néanmoins une augmentation du module d’Young qui compense l’ajout de masse. Pour limiter cette augmentation, un processus a été effectué sur les échantillons. En conséquence, le module a suffisamment chuté pour atteindre des valeurs inférieures au matériau brut. Un modèle analytique de prédiction du module d’Young en fonction de la fraction volumique de billes d’acier a été également établi. et des simulations acoustiques ont par la suite été effectuées afin d’évaluer leurs performances par rapport aux matériaux usuels (e.g. béton, gypse, verre,…). Les résultats ont démontrés que les composites peuvent parfaitement se substituer aux matériaux utilisés et présentent dans certains cas de meilleurs résultats.
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Développement d’un concept d’isolant éco-acoustique
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Modélisation et optimisation des propriétés acoustiques de matériaux fibreux naturels à base de fibres d’asclépiade par l’approche de modélisation multi-échelle et multi-physique
L’utilisation des matériaux d’origine naturelle, dans un contexte de traitement des bruits sonores, permet de respecter le principe du développement durable. Ce projet a pour but de modéliser et ensuite d’optimiser, par l’approche numérique, les propriétés acoustiques de matériaux constitués par des fibres d’asclépiade dont l’origine est naturelle.
[En savoir plus...]
Afin d’atteindre nos objectifs, les démarches envisagées sont les suivantes :
(i) Des mesures expérimentales sont réalisées sur des échantillons de matériau réel afin de caractériser des propriétés de la géométrie du matériau à l’échelle locale, c’est-à-dire à l’endroit où les phénomènes de dissipation acoustique se produisent. La reconstruction de la géométrie d’un volume élémentaire représentatif (VER) sera ensuite réalisée en se basant sur les caractéristiques géométriques mesurées.
(ii) Des modèles de simulation numérique, sur le VER reconstruit, seront réalisés pour résoudre les équations physiques qui gouvernent les phénomènes de dissipation acoustique à l’échelle locale. La résolution des ces équations, en appliquant la technique d’homogénéisation multi-échelle, permet de déduire le comportement acoustique du matériau à l’échelle macroscopique.
(iii) L’optimisation des propriétés acoustiques du matériau sera ensuite effectuée par la variation des paramètres géométriques du VER, paramètres influençant la simulation numérique.
(iv) Finalement, la modélisation et l’optimisation seront validées par la comparaison avec des mesures expérimentales de plusieurs échantillons réels.
L’approche de modélisation numérique multi-échelle et multi-physique est une approche robuste permettant de modéliser et d’optimiser, de façon fiable, les propriétés acoustiques des matériaux fibreux comme ceux constitués de fibres naturelles d’asclépiade.