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Spécial “ CFM 2007 ”
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Acoustique
&
Techniques n° 50
ne modélisation vibroacoustique d’un système complexe
peut s’avérer très coûteuse en temps de calcul. Pour le réduire,
on peut limiter le nombre de paramètres pris en compte, la
complexité de la méthode ou encore la précision du résultat.
Si l’on s’intéresse à un signal acoustique, la perception
auditive peut être utile pour indiquer ces limitations. Cela
nécessite donc une analyse perceptive des résultats, c’est-
à-dire comprendre en quoi la modification d’un paramètre de
modélisation change la sensation auditive. Ce type d’analyse
est appelé analyse psychomécanique car elle établit les liens
entre les propriétés mécaniques d’un système et la perception
du son rayonné. Cela peut aussi être utile pour un designer
sonore car les paramètres ou les éléments d’un système
vibrant qui ont le plus ou peu d’influence sur la perception
sont alors mis en exergue.
Notre étude se concentre ici sur deux systèmes : un système
couplé composé d’une cavité fermée par une plaque vibrante
et une voiture de Train à Grande Vitesse (TGV). Le premier
système est utile d’un point de vue académique et peut-être
apparenté à un habitacle de véhicule. Ces deux systèmes sont
supposés avoir un comportement modal sur notre domaine
d’étude. Après avoirmodélisé et/ou identifié expérimentalement
leurs modes acoustiques et structuraux, nous pouvons réaliser
des tests psychoacoustiques permettant, entre autres, de
caractériser l’influence perceptive de ces modes.
Cet article est décomposé en trois parties. Nous présentons
d’abord le système plaque/cavité (théorie, modèle expérimental
et comparaisons) puis l’analyse modale effectuée à l’intérieur
du TGV. Les premiers résultats de psychoacoustique terminent
notre analyse.
Le système plaque/cavité
Le système plaque/cavité théorique est composé d’une plaque
mince vibrante rectangulaire encastrée, bafflée et fermant une
cavité parallélépipédique aux parois rigides. L’air est le fluide
à l’intérieur et à l’extérieur de la cavité.
Les inconnues du problème sont le déplacement de la plaque
et la pression acoustique à l’intérieur de la cavité. La méthode
utilisée ici est une adaptation de la méthode présentée
dans Habault et al. (2003). L’équation du déplacement de
la plaque s’exprime sous une forme variationnelle faisant
un bilan énergétique du système complet (fluide – plaque –
cavité). Ceci permet alors de décomposer le mouvement
de la plaque sous la forme d’une somme de modes dits
«de résonance».
Psychomécanique appliquée aux Trains à
Grande Vitesse
Résumé
La psychomécanique est l’étude des interactions entre les paramètres mécaniques
d’une structure vibrante, les paramètres acoustiques des signaux rayonnés et
leur perception par un auditeur. Nous réalisons ce type d’étude parallèlement sur
deux systèmes : une voiture de TGV et sur un système plus académique constitué
d’une cavité rigide fermée par une plaque mince vibrante. Ce système peut être
représentatif par exemple d’un habitacle de véhicule.
Le but d’une telle analyse est de cibler les éléments de la structure responsables
des attributs perceptifs du son. Cela peut être d’une grande aide pour le design
sonore ou encore lorsque l’on cherche à simplifier un modèle numérique.
Dans notre étude, le comportement vibroacoustique du système plaque/cavité
est décrit par une méthode modale analytique et celui du TGV est décrit par une
méthode modale expérimentale. Nous présentons ici les résultats obtenus avec
ces deux méthodes ainsi que ceux des premiers tests perceptifs.
Abstract
Psychomechanics is the discipline that establishes links between the mechanical
parameters of a structure, the radiated signal and the perception of a listener.
The structures under study are a French High-Speed Train (TGV) and an academic
system: a vibrating plate closing a rigid cavity. By analyzing the influence of
mechanical parameters on perception, we can simplify modeling using only those
with the highest influence.
Both systems are described by a modal analysis: the TGV with an experimental
modal analysis and the plate/cavity system by an analytical modal analysis.
This paper presents the modal analysis of both systems and the first results of
psychoacoustical tests.
Emmanuelle Guibert, Dominique Habault
CNRS
Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique
31 chemin Joseph Aiguier
13402 Marseille CEDEX 20
E-mail : guibert@lma-cnrs-mrs.fr
E-mail : habault@lma-cnrs-mrs.fr
Pierre-Etienne Gautier, Franck Poisson
SNCF
Direction de l’Innovation et de la Recherche
45 rue de Londres
72379 Paris CEDEX 08
E-mail : pierre-etienne.gautier@sncf.fr
E-mail : franck.poisson@sncf.fr
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