Table des matières
INTRODUCTION
0.1 Contexte
0.1.1 Le bruit industriel : une des problématiques de santé sécurité au travail
0.1.2 L’intégration de cette thèse doctoral dans le projet de recherche «Développement d’outils et de méthodes pour améliorer et mieux évaluer la protection auditive individuelle des travailleur »
0.2 Les protecteurs auditifs de type coquille : constitution, fonctionnement, indicateurs acoustiques et méthodes de mesure pour quantifier leurs atténuation
0.3 Les problématiques spécifiques liées à la protection auditive par des coquilles
0.3.1 Les problématiques de Santé et sécurité au travail (SST) spécifiques à l’utilisation des coquilles
0.3.2 La problématique scientifique
0.3.3 Les problématiques technologiques
0.4 Objectifs de la recherche
0.4.1 Objectif général
0.4.2 Objectifs spécifiques
0.5 Méthodologie proposée et structure de la thèse
0.5.1 Chapitre 1 : État de l’art sur la modélisation de l’atténuation d’un protecteur de type coquille
0.5.2 Chapitre 2 – Stratégies de modélisations de la coquille par la méthode des éléments finis
0.5.3 Chapitre 3 – Article 1 : Quantification objective des chemins transferts du son à travers les composants de la coquille
0.5.4 Chapitre 4 – Complément à l’article 1 : effet de la peau, évents du coussin et des fuites acoustiques
0.5.5 Chapitre 5 – Article 2 : Développement d’un modèle FEM coquille bafflée pour les basses fréquences
0.5.6 Chapitre 6 – Article 3 : Prédiction numérique de l’atténuation d’une coquille commerciale en bande
0.5.7 Chapitre 7 – Complément à l’article 3 : analyse du comportement vibroacoustique large bande d’une coquille commerciale
0.5.8 Chapitre 8 – Synthèse, retombées et perspectives
CHAPITRE 1 ÉTAT DE L’ART SUR LA MODÉLISATION DE L’ATTÉNUATION D’UN PROTECTEUR AUDITIF DE TYPE « COQUILLES »
1.1 Modèles analytiques (LPMs)
1.2 Modèles numériques
1.3 Synthèse (Les manques et limites des modèles existants)
CHAPITRE 2 STRATÉGIES DE MODÉLISATION DES COMPOSANTS DE LA COQUILLE ET DE LA CAVITÉ INTERNE
2.1 Modélisation de la coque plastique et de la contreplaque
2.2 Modélisation de la cavité d’air interne à la coquille
2.3 Modélisation du coussin de confort
2.3.1 Le modèle « ressort équivalent » (SF)
2.3.2 Le modèle « solide équivalent » (ES)
2.3.3 Le modèle « multi-domaine »
2.3.4 Modèles de coussins étudiés dans cette thèse
2.4 Modélisation de l’insert en mousse
2.5 Conditions limites
2.5.1 Couplages entre les composants de la coquille
2.5.2 Couplage fluide-structure
2.5.3 Condition limite pour l’interface coussin/baffle
2.5.4 Excitation acoustique
2.6 Utilisation de logiciels éléments finis commerciaux
2.7 Synthèse
CHAPITRE 3 ARTICLE 1 : OBJECTIVE ASSESSMENT OF THE SOUND TRANSFER PATHS THROUGH EARMUFF COMPONENTS
3.1 Introduction
3.2 Literature review on the analysis of the sound paths through an earmuff
3.2.1 Conventional sound transfer paths
3.2.2 Effects of the cup
3.2.3 Effects of the cushion
3.2.4 Effects of the headband force
3.2.5 Effect of the foam insert
3.2.6 Effect of leaks
3.3 Experimental setup and measurement methodology
3.3.1 Studied commercial earmuffs
3.3.2 Acoustical test Bench
3.3.3 Measurement methodology to assess the different sound paths
3.3.4 Insertion Loss computation
3.4 Results and discussion
3.4.1 Test bench sound insulation and Bone Conduction (BC) limit
3.4.2 Sound paths through the uncoupled cushion and ear cup
3.4.2.1 Sound transmission through the cushion (configuration 2 and configuration3)
3.4.2.2 Sound transmission through the cup (configuration 4)
3.4.3 Attenuation of the whole earmuff and estimation of the coupling effects between the components
3.4.4 Effect of the foam insert properties
3.5 Conclusion
3.6 Acknowledgments
CHAPITRE 4 COMPLÉMENT À L’ARTICLE 1 : EFFET DE LA PEAU, DES ÉVENTS DU COUSSIN ET DES FUITES ACOUSTIQUES
4.1 Introduction
4.2 Revue de littérature complémentaire sur l’effet de la peau, des évents et des fuites acoustiques
4.2.1 Effet de la peau
4.2.2 Effet des évents du coussin
4.2.3 Effet des fuites
4.3 Système expérimental et configurations d’études complémentaires
4.3.1 Intégration d’une peau artificielle au système expérimental
4.3.2 Mesure de l’influence des évents du coussin sur l’atténuation
4.3.3 Mesure de l’effet de fuites artificielles sur l’atténuation
4.4 Résultats
4.4.1 Effet de la peau
4.4.2 Effet des évents
4.4.3 Effet de fuites artificielles
4.5 Conclusions et perspectives
4.5.1 Conclusions sur les effets de la peau sur le IL du protecteur
4.5.2 Conclusions sur les effets des évents sur le IL du coussin
4.5.3 Conclusions sur les effets des fuites sur le IL du protecteur
CHAPITRE 5 ARTICLE 2 : LOW FREQUENCY FINITE ELEMENT MODELS OF THE ACOUSTICAL BEHAVIOR OF EARMUFFS
5.1 Introduction
5.2 LPMs Formulations
5.3 FEM model of earmuffs
5.3.1 General considerations
5.3.2 Cup, backplate and enclosed air cavity
5.3.3 Cushion
5.3.3.1 Geometry
5.3.3.2 SF model
5.3.3.3 ES model
5.4 Cushion equivalent mechanical properties
5.4.1 Experimental setups to measure the equivalent complex stiffness
5.4.2 Inverse method to estimate the equivalent Young’s modulus
5.4.3 Compression time and dynamic compression rate
5.4.4 Static compression rate
5.4.5 Frequency dependence
5.5 Results and discussion
5.5.1 SF model
5.5.2 ES model
5.5.2.1 Effect of the Poisson’s ratio
5.5.2.2 Effect of the sound excitation on cushion’s flanks
5.5.3 LPM model
5.6 Conclusion
5.7 Acknowledgements
CHAPITRE 6 ARTICLE 3 : NUMERICAL PREDICTION OF THE BORADBAND FREQUENCY SOUND ATTENUATION OF A COMMERCIAL EARMUFF
6.1 Introduction
6.2 FEM acoustic model of the commercial earmuff
6.2.1 General considerations
6.2.1.1 Configuration
6.2.1.2 Sound excitation
6.2.1.3 Acoustic indicator
6.2.2 Components geometry and material properties
6.2.2.1 Earcup, back plate and air cavity
6.2.2.2 Cushion
6.3 Results
6.3.1 Low frequency range
6.3.2 Mid frequency range
6.3.3 High frequency range
6.4 Conclusion
6.5 Acknowledgements
CHAPITRE 7 COMPLÉMENT À L’ARTICLE 3 : ANALYSE DU COMPORTEMENT VIBROACOUSTIQUE LARGE BANDE D’UNE COQUILLE COMMERCIALE
7.1 Introduction
7.2 Modèle FEM de la coquille commerciale
7.2.1 Coque plastique, contreplaque et cavité d’air
7.2.2 Coussin de confort
7.2.3 Excitation acoustique
7.2.4 Indicateur acoustique
7.3 Identification des minima locaux de IL
7.3.1 Principe d’identification par la méthode des ratios d’énergies
7.3.2 Analyse modale de la coquille
7.3.3 Calcul des ratios d’énergies
7.4 Résultats
7.4.1 Coquille utilisant un coussin « rigide »
7.4.2 Coquille utilisant le coussin viscoélastique modélisé en solide équivalent
7.4.3 Effet du coefficient de Poisson
7.5 Conclusion
CHAPITRE 8 SYNTHÈSE, RETOMBÉES ET PERSPECTIVES
8.1 Synthèse du travail doctoral
8.1.1 Résumé des objectifs et de la problématique
8.1.2 Résumé de la méthodologie
8.1.3 Synthèse des contributions et limitation de la thèse
8.1.3.1 Chapitre 3 – Article 1 : Quantification objective des chemins de transferts du son à travers les composants de la coquille et Chapitre 4 –compléments
8.1.3.2 Chapitre 5 – Article 2 : Modèle élément fini en basses fréquences du comportement acoustique d’un protecteur auditif de type coquille
8.1.3.3 Chapitre 6 – Article 3 : Prédiction numérique de l’atténuation d’une coquille commerciale en bande et Chapitre 7 – compléments
8.2 Les Retombées de cette recherche doctorale
8.2.1 Retombées scientifiques
8.2.2 Retombées Technologiques
8.2.3 Retombées sur la santé et la sécurité au travail
8.3 Perspectives
