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Ondes Élastiques Topologiquement Guidées pour l’Haptique de Surface
No full textHaptique et vibrotactile : approche physique et transducteurs; GTEA - Transducteurs et Électroacoustique: GSAM - Acoustique MusicaleNational audienceLes cristaux phononiques topologiques marquent une avancée majeure dans le contrôle des ondes élastiques en permettant la synthèse de modes localisés spécifiques (états de bords). Si les propriétés de ces modes font actuellement l’objet de nombreuses études, la question de leur perception haptique par un être humain reste largement ouverte, en raison de leur forte localisation combinée à une polarisation complexe. Dans cette étude, les propriétés de propagation des ondes élastiques topologiquement protégées sont examinées dans des plaques élastiques structurées avec un réseau hexagonal composé de trous triangulaires et circulaires. L’ajout de ces motifs géométriques conduit à une dégénérescence accidentelle de deux cônes de Dirac dans les bandes d’énergie. Cette dégénérescence est levée par une rupture de symétrie dans la direction de l’épaisseur, ouvrant ainsi un gap topologique et générant des états de bord robustes. Ces états de bord permettent une propagation unidirectionnelle des ondes le long des bords ou interfaces, sans rétrodiffusion, garantissant une insensibilité aux perturbations locales. Ces ondes, confinées aux interfaces, sont ajustées pour produire des vibrations élastiques précises dans une plage de fréquences perceptible par le toucher humain. Ces caractéristiques permettent d’envisager la réalisation de surfaces haptiques de grandes dimensions intégrant des boutons virtuels. Cette étude ouvre la voie à des dispositifs innovants exploitant des propriétés topologiques pour des technologies interactives
Panoramic optic-flow profile guiding aerial exploration through turns in simulated environments
No full textOptic flow-based navigation, inspired by biological systems, differs from traditional vision-based techniques, reducing computational requirements and enabling a more reactive approach. So far, this optic flow-based approach suffers from certain limitations, including a reduced ability to make corridor exploration decisions, difficulty to detect frontal obstacle in advance and sensitivity to rotations. To overcome these challenges while preserving the benefits of direct optic-flow regulation, we propose to use the spatial profile of the optical flow field to (i) precisely control the UAV's orientation parallel to a corridor wall and (ii) head toward the aperture in a highly responsive manner. In addition, we showed that extracting cues from the spatial OF profile reconciles continuous trajectory and turns, without stopping the course of the aerial robot by specifying rules for visual inhibition during turns. We found that the specific optical flow signature created by the apertures in the environment facilitated decision-making and enabled the control architecture to maintain a certain pace for the UAV's navigation through the turns in corridors
Généralisation des méthodes moyennes fréquences pour l’estimation du comportement homogénéisé de plaques architecturées
No full textMatériaux dans les instruments de musique, matériaux synthétiques et architecturés; GSAM - Acoustique Musicale: GVB - Vibro acoustique et Contrôle du BruitNational audiencePlusieurs méthodes permettant d'extraire les paramètres structurels d’un modèle de plaque équivalente ont été proposées dans la littérature scientifique. Parmi celles-ci, ces dernières années, l'analyse en vecteur d'onde à haute résolution (HRWA) et la Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée (RIFF) ont donné des résultats prometteurs pour une grande variété de plaques composites. Le travail présenté se focalise sur l’adaptation, à partir d’un cadre mathématique commun, et la comparaison de ces deux méthodes pour l’homogénéisation asymptotique de plaques architecturées périodiquement. Afin de comparer ces deux méthodes, un set de données modélisées par éléments finis et mesurées par stroboscopie est assemblé. La qualité de l'extraction est évaluée directement sur les rigidités (de membrane et de flexion) associés au champ de déplacement à l’échelle macroscopique ainsi qu’à travers ses surfaces de dispersion. En complément, les modulations du champ de déplacement à l’échelle microscopique (cellule unitaire) sont identifiées et fournissent une description partielle des effets induits par l’architecturation
Low-frequency horn loudspeaker design through shape and parametric optimizaion: the role of reactance annulling
No full textElectroacoustique : session générale; GTEA - Transducteurs et ÉlectroacoustiqueNational audienceAt low operating frequencies, loudspeaker horns can impose significant acoustic reactance on the drive unit, deviating from the nearly resistive loading assumed in conventional designs. This reactance, influenced by the horn geometry and enclosure configuration, offers opportunities for enhancing acoustic power output through reactance annulling. This study investigates the optimization of horn shapes and loudspeaker parameters in an axisymmetric horn system comprising a drive unit, a front chamber, a finite horn, and a finite enclosure. Using a multimodal admittance method coupled with a lumped parameter model, the acoustic power response is modeled with high accuracy and computational efficiency. For fixed horn dimensions, shape and parametric optimizations demonstrate the potential for improved acoustic power performance, highlighting the critical role of the reactance annulling achieved by shape optimization and drive unit matching
Modélisation de la propagation d’onde de choc générées par laser dans des milieux hétérogènes et anisotropes
No full textUltrasons laser, interaction son-lumière; GAPSUS - Acoustique Physique, Sous-Marine et Ultra-SonoreNational audienceLe procédé de choc laser consiste à créer des chocs de haute pression en surface de matériaux (Gpa) avec des plasmas produits par laser (ns/GW/cm2). En réaction à la détente du plasma, des ondes de chocs sont générées dans la matière et se propagent dans son volume. Ce procédé peut être utilisé pour réaliser le contrôle non destructif d’assemblages collés, comme par exemple celui du collage mixte titane/composite qui est réalisé sur l’aube de fan du moteur Leap (Ducousso et al., Appl. Phys. Lett., 112, 2018). Pour ce cas d’application, le composite est un tissage tridimensionnel de fibres de carbone dans une matrice époxy. Nous présentons dans ce travail une chaine de modélisation numérique permettant dans un premier temps de simuler l’interaction laser/matière et la pression exercée à la surface du matériau éclairé par le laser et dans un second temps la propagation d’ondes dans le cœur de la matière. Un premier modèle axisymétrique permet de modéliser quantitativement les effets de diffraction et la génération d’onde depuis les bords de tache dans des matériaux orthotropes homogènes. (Cuenca et al., J. Appl. Phys., 128, 2020) Un second modèle permet de modéliser en 2D la propagation d’onde dans un matériau anisotrope et hétérogène comme le composite tissé 3D. (Cuenca et al., soumis à JASA) Le motif de tissage est dans ce cas issu de coupes microscopiques du composites sur lesquelles une segmentation de matériau est réalisée par machine learning. L’ensemble des simulations est validé par confrontations à des expérimentations
Mise en œuvre d’une approche expérimentale large-bande inédite pour la caractérisation de matériaux viscoélastiques
No full textExpérimentation en acoustique : conception, mise en oeuvre, validation de dispositifs expérimentaux; EXACT - Expérimentations en AcoustiqueNational audienceL’identification des propriétés viscoélastiques des matériaux est un enjeu dans de nombreuses applications couvrant l’entièreté du spectre fréquentiel : depuis le régime quasi-statique (fluage, absorption de chocs ou récupération d’énergie) jusqu’aux ultrasons (contrôle non-destructif et imagerie biomédicale) en passant par le spectre de l’audible (réduction du bruit) et les moyennes fréquences (SHM). Or, les méthodes expérimentales communément utilisées pour identifier un comportement viscoélastique présentent plusieurs verrous : elles sont difficilement applicables aux matériaux fortement atténuants et elles sont souvent limitées à un domaine fréquentiel restreint à cause des hypothèses de modélisation permettant de remonter aux comportement matériau à partir d’une réponse de structure mesurée. Dans ce contexte, ce travail propose une approche expérimentale ultra large- bande pour caractériser les propriétés de matériaux hautement viscoélastiques. En particulier, différentes techniques ont été mises en œuvre et développées afin d’identifier les modules de traction E* et de torsion G* sur une gamme de fréquence couvrant au total 9 ordres de grandeur : l'analyse mécanique dynamique (DMA) en basses fréquences, l’analyse en nombres d’ondes haute résolution en moyennes fréquences et la caractérisation ultrasonore en double-transmission à hautes fréquences. Les résultats seront présentés pour des matériaux viscoélastiques issus de la fabrication additive et ces données seront comparées à une mesure TTS (Time-Temperature Superposition). Enfin, les limites de cette approche large-bande, et notamment le domaine d’applicabilité des techniques en termes de gamme de fréquences et longueurs d'ondes seront discutés. Ce travail, hautement expérimental, ouvre des perspectives quant au développement de structures complexes associées à une large gamme de fréquences et de longueurs d'ondes
Influence de la trajectoire d'impression 3D des structures bio-composites bioinspirées sur le comportement en compression / Influence of 3D printing trajectory of bio-inspired biocomposite structures on the compression behavior
No full textInternational audienceInfluence de la trajectoire d'impression 3D des structures bio-composites bioinspirées sur le comportement en compression / Influence of 3D printing trajectory of bio-inspired biocomposite structures on the compression behavio
Reproducibility of stabilometric measurements using the Wii Balance Board under static and imbalance conditions
No full textInternational audienc
X-ray thermal diffuse scattering as a texture-robust temperature diagnostic for dynamically compressed solids
No full textInternational audienceWe present a model of x-ray thermal diffuse scattering (TDS) from a cubic polycrystal with an arbitrary crystallographic texture, based on the classic approach of Warren [B. E. Warren, Acta Crystallogr. 6, 803 (1953)]. We compare the predictions of our model with femtosecond x-ray diffraction patterns gathered from ambient and dynamically compressed rolled copper foils obtained at the High Energy Density instrument of the European X-Ray Free-Electron Laser facility and find that the texture-aware TDS model yields more accurate results than does theconventional powder model owed to Warren. Nevertheless, we further show: with sufficient angular detector coverage, the TDS signal is largely unchanged by sample orientation and in all cases strongly resembles the signal from a perfectly random powder; shot-to-shot fluctuations in the TDS signal resulting from grain-sampling statistics are at the percent level, in stark contrast to the fluctuations in the Bragg-peak intensities (which are over an order of magnitude greater); and TDS is largely unchanged even following texture evolution caused by compression-induced plastic deformation. We conclude that TDS is robust against texture variation, making it a flexible temperature diagnostic applicable just as well to off-the-shelf commercial foils as to ideal powders
Efficient energy-dissipative bioinspired architectured composite materials with high mechanical properties
No full textInternational audienceAdditive manufacturing of stiff and strong architectured composite materials enables to replicate the intricate architectures found in biological systems while providing excellent mechanical performance, paving the way for efficient energy dissipative systems. By abstracting different Bouligand architectures found in various marine creatures, the innovative concept of pseudo-orthogonal Bouligand architectured laminates (POB) is introduced to address the requirements of energy dissipation. POB are also coupled with the introduction of functional voids, which geometry and content are inspired by the pore canals present in the exocuticle and endocuticle of the lobster shell. The different architectured laminates are 3D-printed with PolyAmide 12 (PA12) reinforced by continuous basalt fibre. Novel POBs concepts are tested under non-perforating low-velocity impact at 9.4 m.s−1 and an impact energy of 50 J, along with more conventional stacking sequences to allow for comparison. All the tested samples dissipate at least 73 % of the impact energy, with porous POBs demonstrating the highest efficiency, ranging from 90 % to 95 %. This represents an improvement of up to 10 % compared to their denser counterparts, while also being 30 % lighter. The resulting performance in terms of energy dissipation capacity is then attributed to the underlying damage mechanisms imparted by the architecture, highlighting the desirable behaviour of porous structures