Une nouvelle méthode de propagation d’onde acoustique pour mesurer les propriétés des matériaux viscoélastiques

Les matériaux viscoélastiques sont fréquemment utilisés pour des applications vibratoires ou acoustiques grâce à leur faculté de dissipation de l’énergie. Les méthodes de propagation d’ondes constituent une famille sans cesse grandissante de techniques de caractérisation fondées sur le mesurage du profil de propagation d’une onde transitoire dans un milieu monodimensionnel. A partir de l’évolution du front d’onde dans le temps et l’espace il est possible de déduire les caractéristiques d’élasticité et d’amortissement du matériau. Les méthodes de propagation les plus célèbres, connues sous le nom de méthodes des barres d’Hopkinson supposent l’absence de dispersion, c.a.d un module d’élasticité complexe indépendant de la fréquence, ce qui n’est pas représentatif des matériaux résilients. Des techniques dérivées plus récentes permettent de mesurer la dépendance fréquentielle à partir d’une onde impulsionnelle se propageant dans un barreau mince. Nous avons montré dans des travaux antérieurs comment adapter ces méthodes aux échantillons courts ce qui a constitué une avancée notable car de nombreux matériaux restent difficiles à extruder en pratique. Le principe consistait à reconstruire l’évolution temporelle de l’onde se propageant dans une barre composite constituée d’un barreau incident de matériau connu prolongé d’un court échantillon. Les propriétés viscoélastiques de l’échantillon étaient alors déterminées dans le domaine fréquentiel grâce à une méthode inverse réalisée dans le domaine temporel. Dans l’industrie, la plupart des méthodes d’isolation virbo-acoustique recourent à des plots découpleurs. Ces plots doivent soutenir le poids des machines. C’est pourquoi il est intéressant de connaître les propriétés viscoélastiques tangentes des matériaux isolants autour de leur point de fonctionnement résultant d’un écrasement quasi-statique, ce qui constitue l’objectif principal de cet article. Le cadre théorique de l’approche d’identification numérique est validé avec l’aide d’un modèle éléments finis simulant la propagation de l’onde dans la structure d’essai réelle. Le modèle a été développé en implémentant tout d’abord une nouvelle loi de comportement dans le code EF Code_Aster développé par EDF, grâce au frontal multi-plateforme MFront développé par le CEA. Il s’agit d’une loi de type visco-hyperélastique conjuguant les propriétés viscoélastiques au cadre des grandes transformations.