Propagation des ondes acoustiques dans une ...
Document type :
Thèse
Title :
Propagation des ondes acoustiques dans une multicouche composée de couches viscoélastiques liquides, solides et poreuses
English title :
Acoustic wave propagation in a multilayer composed of fluid, solid, and porous viscoelastic layers
Author(s) :
Matta, Sandrine [Auteur]
Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN [MAMINA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN [MAMINA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Thesis director(s) :
Georges Nassar
Antoine Abche
Wei Jiang Xu
Antoine Abche
Wei Jiang Xu
Defence date :
2018-12-07
Jury president :
Francine Luppé [Président]
Michel Kazan [Rapporteur]
Norbert Noury [Rapporteur]
Wehbeh Farah
Michel Kazan [Rapporteur]
Norbert Noury [Rapporteur]
Wehbeh Farah
Jury member(s) :
Francine Luppé [Président]
Michel Kazan [Rapporteur]
Norbert Noury [Rapporteur]
Wehbeh Farah
Michel Kazan [Rapporteur]
Norbert Noury [Rapporteur]
Wehbeh Farah
Accredited body :
Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis
Université de Balamand (Tripoli, Liban)
Université de Balamand (Tripoli, Liban)
Doctoral school :
École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
NNT :
2018VALE0035
Keyword(s) :
Propagation des ondes
Multicouches
Matrice de rigidité
Milieu poreux
Théorie de Biot
Coefficients de réflexion et de transmission
Spectre angulaire
Multicouches
Matrice de rigidité
Milieu poreux
Théorie de Biot
Coefficients de réflexion et de transmission
Spectre angulaire
English keyword(s) :
Wave propagation
Layered media
Stiffness matrix
Porous media
Biot’s theory
Reflection and transmission coefficients
Angular spectrum
Layered media
Stiffness matrix
Porous media
Biot’s theory
Reflection and transmission coefficients
Angular spectrum
HAL domain(s) :
Sciences de l'ingénieur [physics]/Micro et nanotechnologies/Microélectronique
French abstract :
Cette thèse propose un formalisme général pour modéliser la propagation des ondes acoustiques dans une multicouche composée de toute combinaison de couches liquides, solides élastiques isotropes et poro-élastiques isotropes, ...
Show more >Cette thèse propose un formalisme général pour modéliser la propagation des ondes acoustiques dans une multicouche composée de toute combinaison de couches liquides, solides élastiques isotropes et poro-élastiques isotropes, la méthode ayant la flexibilité d'être développée pour inclure d'autres natures de couches. Dans un premier lieu, un algorithme stable est développé, basé sur l'approche récursive de la matrice de rigidité, pour modéliser la propagation d'une onde plane incidente sur la multicouche en fonction de son angle d'incidence et de sa fréquence. Cet algorithme fusionne de manière récursive les matrices de rigidité des couches individuelles de la structure en une matrice de rigidité totale et permet ensuite le calcul des coefficients de réflexion et de transmission, ainsi que les composantes de déplacement et de contrainte à l'intérieur de la multicouche pour chaque direction d'incidence des ondes planes. Deuxièmement, pour modéliser la propagation d'un faisceau délimité d'ondes incidentes, la technique du spectre angulaire est utilisée, basée sur la décomposition de ce faisceau en un spectre d'ondes planes se propageant dans des directions différentes. Par la suite, le faisceau d'onde réfléchi dans le milieu d'incidence et le faisceau d'onde transmis dans le milieu de transmission, ainsi que la distribution des champs (composantes de déplacement et de contrainte) à l'intérieur de la multicouche sont obtenus en superposant la contribution de toutes les ondes planes se propageant dans les différentes directions. Comme application numérique, une tri-couche solide-poreuse-solide immergée dans l'eau est simulée. La réflexion et la transmission qui en résultent, ainsi que les composantes de déplacement et de contrainte dans la multicouche, correspondants à l’onde plane incidente et au faisceau limité incident, révèlent la stabilité du procédé et la continuité des déplacements et des contraintes aux interfaces.Show less >
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English abstract : [en]
This thesis proposes a general formalism to model the acoustic wave propagation in a multilayer consisting of any combination of fluid, isotropic elastic solid, and isotropic poroelastic layers, the method having the ...
Show more >This thesis proposes a general formalism to model the acoustic wave propagation in a multilayer consisting of any combination of fluid, isotropic elastic solid, and isotropic poroelastic layers, the method having the flexibility to be extended to include other layer-natures. At a first stage, a stable algorithm is developed, based on the recursive stiffness matrix approach, to model the propagation of a plane wave incident on the multilayer as a function of its incidence angle and frequency. This algorithm merges recursively the structureindividual layers stiffness matrices into one total stiffness matrix and allows then the calculation of the reflection and transmission coefficients, as well as the displacement and stress components inside the multilayer for every incident plane wave direction. Secondly, to model the propagation of a bounded incident wave beam, the angular spectrum technique is used which is based on the decomposition of this beam into a spectrum of plane waves traveling in different directions. The corresponding reflected wave beam in the incidence medium, and the transmitted wave beam in the transmission medium, as well as the fields distributions (displacement and stress components) inside the multilayer are obtained by summing the contribution of all the plane waves traveling in different directions. As a numerical application, a three-layered solid-porous-solid structure immersed in water is simulated. The resulting reflection and transmission as well as the displacement and stress components in the multilayer corresponding to both, the incident plane wave in different directions and the incident bounded beam reveal the stability of the method and the continuity of the displacements and stresses at the interfaces.Show less >
Show more >This thesis proposes a general formalism to model the acoustic wave propagation in a multilayer consisting of any combination of fluid, isotropic elastic solid, and isotropic poroelastic layers, the method having the flexibility to be extended to include other layer-natures. At a first stage, a stable algorithm is developed, based on the recursive stiffness matrix approach, to model the propagation of a plane wave incident on the multilayer as a function of its incidence angle and frequency. This algorithm merges recursively the structureindividual layers stiffness matrices into one total stiffness matrix and allows then the calculation of the reflection and transmission coefficients, as well as the displacement and stress components inside the multilayer for every incident plane wave direction. Secondly, to model the propagation of a bounded incident wave beam, the angular spectrum technique is used which is based on the decomposition of this beam into a spectrum of plane waves traveling in different directions. The corresponding reflected wave beam in the incidence medium, and the transmitted wave beam in the transmission medium, as well as the fields distributions (displacement and stress components) inside the multilayer are obtained by summing the contribution of all the plane waves traveling in different directions. As a numerical application, a three-layered solid-porous-solid structure immersed in water is simulated. The resulting reflection and transmission as well as the displacement and stress components in the multilayer corresponding to both, the incident plane wave in different directions and the incident bounded beam reveal the stability of the method and the continuity of the displacements and stresses at the interfaces.Show less >
Language :
Anglais
Source :
Files
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