J'effectue mes recherches au sein de l'équipe MPIA (Modélisation, Propagation, Imagerie Acoustique) de l'Institut Jean Le Rond D'Alembert. Ces recherches portent en grande partie sur l'interaction d'ondes élastiques avec des particules cylindriques ou sphériques.

Modélisation statistique de la propagation d'ondes élastiques cohérentes
La modélisation "statistique" de la propagation des ondes élastiques cohérentes constitue une part importante de mon activité de recherche, avec le développement de deux types de modèles permettant d'obtenir le nombre d'onde effectif d'un milieu hétérogène.

Modèles à phase couplée

Tout d'abord, nous avons travaillé sur le développement d'un modèle basé sur la théorie des phases couplées pour décrire la propagation d'ondes acoustiques dans un fluide contenant une distribution de particules sphériques déformables. Cette modélisation, initialement basée sur les équations de la mécanique des fluides des milieux biphasiques, s'est montrée en excellent accord avec des approches basées sur la théorie de la diffusion multiple. Ce modèle a ensuite été transposé au cas de la propagation d'ondes élastiques dans milieux composites à matrices élastiques contenant une distribution de particules sphériques rigides.

Modèles basés sur la théorie de la diffusion multiple

La théorie de la diffusion multiple appliquée aux matériaux solides a été revisitée. Cela a conduit à un premier modèle prenant en compte les effets de corrélation de positions entre diffuseurs, puis à un second pour décrire la propagation des ondes de cisaillement cohérentes.

Collaboration : Adrien Rohfritsch (Doctorant),  Jean-Marc Conoir, François Coulouvrat, Francine Luppé (LOMC, Le Havre), Valerie Pinfield (Loughborough University, UK), Alverède Simon (Doctorant) et Jean-Louis Thomas (INSP, Paris)

Modélisation numérique de la propagation d'ondes élastiques dans un milieu multiplement diffusant : le code MuScat

Afin de simuler l'interaction d'ondes élastiques avec des diffuseurs cylindriques ou sphériques, nous travaillons au développement du code de calcul MuScat. Ce code s'appuie sur une modélisation basée sur le développement des champs associés aux ondes incidentes et diffusées sur les harmoniques cylindriques ou sphériques et sur l'utilisation du théorème d'addition. Il permet de traiter la diffusion d'ondes acoustiques ou élastiques par un grand nombre de diffuseurs placés aléatoirement ou non dans une matrice fluide ou solide. Les diffuseurs peuvent être de plusieurs natures : bulles de gaz, gouttes de liquide, sphères élastiques, agents de contraste, cylindres élastiques, sans limitation sur la polydispersité en taille ou en propriété élastique.

Collaboration : Tanguy Bertels (Doctorant),  Jean-Marc Conoir, Adrien Rohfritsch (Doctorant) et Régis Marchiano

Métamatériaux localement résonants à matrice solide

Avec Jean-Marc Conoir et Régis Wunenburger, nous travaillons sur la propagation d'ondes élastiques dans des matériaux solides contenant des particules sphériques denses disposées aléatoirement. Ce travail est réalisé expérimentalement par des mesures en immersion ou au contact et théoriquement en utilisant des modèles de diffusion multiple. Dans ce cadre, le projet DISHEAR (2017-2018) financé par Sorbonne Universités a permis de recruter Gautier Lefebvre en post-doctorat pour une durée de un an afin de travailler sur la mesure des ondes de cisaillement dans les métamatériaux à particules denses.

La confrontation des résultats expérimentaux et théoriques sur la propagation des ondes longitudinales cohérentes a mis en lumière la forte influence des résonances dipolaires en translation des particules denses sur la propagation des ondes longitudinales. Ces travaux ont par ailleurs permis de montrer que le paramètre clé de cette résonance dipolaire est le contraste de densité entre la particule et la matrice, mais également que les ondes de cisaillement diffusées sont aussi fortement influencées par cette résonance, signifiant que les conversions d'ondes sont importantes à prendre en compte dans les modélisations. De récents travaux théoriques sur la propagation des ondes de cisaillement cohérentes ont de plus montré que la première onde transverse cohérente est beaucoup plus affectée que les ondes longitudinales cohérentes par la résonance dipolaire en translation, mais également qu'il existe une nouvelle résonance dipolaire en rotation qui n'affectent que la seconde onde transverse.

 Collaboration : Benoit Tallon, Quentin Baudis (Doctorant),  Jean-Marc Conoir, Simon Pointeau (Doctorant), Alverède Simon (Doctorant) et Regis Wunenburger.

Rhéologie de solides viscoélastiques
Le projet DiShear (2017-2018), financé par Sorbonne Universités, a permis de recruter Gautier Lefebvre en post-doctorat du 1er juin 2017 au 31 mai 2018 afin de travailler sur la mesure des ondes transverses dans les échantillons solides par une méthode au contact. Ces travaux ont consisté à poursuivre le développement d'une technique originale pour caractériser le module de cisaillement de milieux visocélastiques dans le domaine du MHz. Cette technique consiste à caractériser un échantillon fin inséré entre deux blocs de duralumin, qui servent de lignes à retard, sur lesquels sont montés des transducteurs piézoélectriques de contact. Des couplages reproductibles entre les transducteurs et les lignes à retard et entre ces dernières et l'échantillon à sonder sont assurés soit par épaisseur contrôlée, soit par serrage contrôlé. Cette technique a ainsi été utilisée avec succès pour caractériser des matériaux dissipatifs tels que le plexiglas et une résine époxy.

En plus de cette technique de mesure, nous avons développé avec Régis Wunenburger un banc de mesure ultrasonore en immersion qui permet de caractériser la transmission acoustique d'échantillons. Équipé d'un circuit de régulation de température, nous pouvons désormais accéder à la caractérisation complète de matériaux viscoélastiques mous. Cette caractérisation est étendue aux basses fréquences en appliquant le principe d'équivalence Temps-Température.

 Collaboration : Quentin Baudis (Doctorant),  Gautier Lefebvre (Post-doctorant), Alverède Simon (Doctorant) et Regis Wunenburger.