COMPORTEMENT ACOUSTIQUE

L’acoustique est la science physique et physiologique de l’émission, de la propagation et de la réception des sons. Si les premières connaissances en la matière sont déjà anciennes, les lois établissant le caractère vibratoire des ondes sonores ne datent que du XVIIe siècle.Le développement des nuisances sonores en milieu urbain et la sensibilité croissante du public à ce problème ont conduit à une augmentation des exigences de qualité acoustique des constructions.

Le bruit est un assemblage de sons désagréables et indésirables. Il affecte immédiatement l’oreille, mais à long terme, il peut avoir des conséquences sur le comportement humain. Le bruit dans l’environnement et dans l’habitat est une préoccupation majeure pour la population. Pour réduire les bruits, une des solutions est l’utilisation des matériaux absorbants acoustiques passifs, comme les mousses, les laines de verres ou de roche. Les matériaux bétons légers offrent aussi des propriétés absorbantes. Cependant, la maîtrise des comportements acoustiques de ces matériaux, à partir de leur dimensionnement, n’est pas totalement acquise. quantité d’énergie sonore (elle s’exprime en α Sabine, pour des valeurs comprises entre 0 et 1). Le confort acoustique d’un local se caractérise par la durée de réverbération T qui varie en fonction du coefficient d’absorption des produits utilisés.

Il apparaît que la science locale des matériaux réels (côté gauche) est ignorée de la science de l’acoustique (côté droit), qui fonctionne par conséquent aujourd’hui en vase clos. C’est grâce aux percées scientifiques récentes permettant d’accéder à la géométrie locale tridimensionnelle des matériaux qu’une approche microstructurale est aujourd’hui possible. Il s’agit par conséquent au cours de ce programme de recherche, de saisir une opportunité qui pourrait améliorer notre compréhension des phénomènes acoustiques en définissant la problématique suivante: Comment déterminer les propriétés acoustiques à l’échelle locale du matériau poreux réel ?

Principales caractéristiques des matériaux absorbants

Les matériaux absorbants acoustiques sont des matériaux poreux dont les pores sont interconnectés et ouverts. L’intérieur des pores est rempli d’air. Ils agissent en dissipant l’énergie acoustique de l’onde incidence en chaleur dans la structure du matériau. Le son est une sensation auditive provoquée par une onde acoustique. D’un point de vue physique, c’est une vibration se propageant dans un milieu matériel, d’un point de vue physiologique, c’est un signal perçu par le sens de l’ouïe. Le son, c’est donc ce que l’oreille perçoit de la vibration d’un corps. Généralement, il se propage sous la forme d’une onde dans l’air jusqu’à notre oreille, mais il se transmet aussi dans les liquides et dans les corps solides. Cet ébranlement de la matière se caractérise par une variation de pression se propageant de proche en proche. Plus la pression acoustique est grande, plus le volume sonore est important

C’est le nombre de fois qu’un phénomène se reproduit dans une seconde (dans notre cas, le nombre d’oscillations par seconde). La fréquence s’exprime en hertz (Hz). Les multiples sont : le kilohertz (kHz), le mégahertz (MHz), le gigahertz (GHz). chute d’une goutte d’eau (figure ci-dessous) [30] illustre l’aspect d’une onde mécanique et sa propagation dans un milieu matériel. Les caractéristiques des ondes acoustiques dans l’air sont toutefois différentes quant à la vitesse de propagation, la fréquence, l’amplitude et la longueur d’onde.

La courbe mathématique d’une onde permet de décrire l’évolution de la perturbation du milieu de propagation : elle représente la variation de la grandeur physique considérée, l’élongation, en fonction du temps. Cette variation est associée à un apport d’énergie. L’onde véhicule ainsi une information et de l’énergie en provenance de la source, modifiées par le(s) milieu(x) de transmission entre la source et le récepteur. Cette information est de nature différente selon le type d’onde. Quand une vibration est entretenue à l’identique, la perturbation se répète de façon cyclique sous la forme d’un train d’ondes successives. Les variations d’une onde périodique entretenue peuvent être représentées par une ligne sinusoïdale et il suffit de connaître la période pour définir toute la courbe. L’absorption des ondes sonores est utilisée pour insonoriser une pièce. Pour cela, il est préférable de recouvrir les murs de matières déformables ou tendres. L’onde sonore étant une onde de pression, elle va être amortie lors de la rencontre avec un obstacle mou et l’amplitude de l’onde réfléchie sera considérablement plus petite que celle de l’onde incidente. D’une manière générale, les corps mous ou poreux amortissent l’onde et conduisent mal le son. (Laine de verre, coton). A l’inverse, les matières élastiques ou dures les propagent facilement (air, eau, bois, acier).