L'utilisation de matériaux granulaires pour l'amortissement vibratoire de structures creuses fait l'objet du travail présenté. En effet, l'allègement des structures est un enjeu central dans l'industrie du transport pour des raisons écologiques et économiques évidentes. Cet allègement, couplé à une volonté de maintenir une puissance machine égale, entraine une augmentation des niveaux vibratoires. Les méthodes classiques consistant à revêtir les structures de matériau viscoélastique, éventuellement précontraint, conduisent à une augmentation de masse, ce qui est contradictoire avec l'enjeu d'allègement global de la structure. Le développement de stratégies alternatives de réduction des niveaux vibratoires adaptées à ces contraintes de masse constitue donc un thème de recherche très actuel.

Un matériau granulaire dissipe l'énergie vibratoire d'une structure primaire lorsque les grains qui le composent sont mis en mouvement relatifs les uns par rapport aux autres. Cette dynamique est obtenue lorsque l'accélération de la structure dépasse 1g et que le volume de granulaire présente une surface libre. En dessous de ce seuil d'accélération ou lorsque les grains sont confinés, la masse de grain se comporte comme un volume sujet à une propagation interne d'ondes qui est de plus faible intérêt pour l'amortissement vibratoire. Au dessus de ce seuil, lorsque le volume de grain inclus dans une cavité présente une surface libre, la dissipation induite résulte de mécanismes physiques complexes pouvant dépendre de nombreux paramètres comme l'amplitude d'excitation, la quantité de grains, les matériau, taille et forme des grains, les conditions de contacts entre grains et cavité, les propriétés du fluide environnement, l'hygrométrie...

Des effets non-linéaires liés à la présence du matériau granulaire sont ainsi exploités pour atténuer les vibrations d'une structure. L'étude de la réponse vibratoire d'une cavité pouvant contenir un matériau granulaire disposée sur un système résonant à un degré de liberté est présentée. Les différents paramètres expérimentaux sont modifiés afin d'obtenir leurs effets sur l'amortissement du système résonant.

Sous vibration, le volume granulaire peut prendre plusieurs états (solide, fluide ou gaz) qui peuvent coexister spatialement lors d'un essai. Cela explique l'absence de modèle mathématique simple pouvant décrire physiquement son comportement. Des méthodes de simulation numérique basées sur la Discret Element Method (DEM) sont couramment utilisées afin d'observer le comportement physique des grains. Des paramètres numérique permettent de prendre la physique des grains utilisés (la masse mais aussi la capacité à restituer l'énergie issue d'un impact). La comparaison entre les résultats de simulation numérique issu du logiciel LMGC90 et les résultats d'expérience permettront d'identifier les paramètres influents permettant la dissipation des vibrations.