Composition du jury proposé :

• M. Jean-Luc DION, Professeur des Universités, ISAE-Supméca — Rapporteur
• M. Régis COTTEREAU, Directeur de recherche CNRS, LMA — Rapporteur
• Mme Thouraya NOURI-BARANGER, Professeure des Universités, Université Claude Bernard Lyon 1 — Examinatrice
• M. Koji SHIMOYAMA, Professor, Kyushu University — Examinateur
• Mme Sonia MAHMOUDI, Assistant Professor, Tohoku University — Invitée
• M. Sébastien BESSET, Maître de conférences, École Centrale de Lyon — Directeur de thèse
• M. Frédéric GILLOT, Maître de conférences, École Centrale de Lyon — Co-encadrant de thèse

Optimisation de forme robuste sous critères vibro-acoustiques par approches à processus gaussiens

Concevoir l’acoustique d’une cabine d’avion, d’une salle de spectacle ou d’un matériau absorbant revient souvent à explorer un très grand nombre de  configurations, alors que chaque simulation numérique est coûteuse. À cela s’ajoutent les incertitudes de fabrication, qui imposent de rechercher des solutions robustes et non seulement optimales. Cette thèse développe des méthodes de conception acoustique assistées par modèles de substitution (krigeage, co-krigeage, réseaux de neurones) lorsque la simulation directe et la recherche exhaustive deviennent impraticables, tout en gardant un lien clair avec des modèles physiquement interprétables. La première contribution étend la Méthode Énergétique Simplifiée (MES), développée et affinée depuis plusieurs années au LTDS, aux cavités non convexes. Un test de visibilité par intersection rayon–triangle est ajouté à l’opérateur d’échange d’énergie afin de supprimer les échanges non physiques entre éléments masqués par une structure interne. Les validations sur des cavités sphériques et obstruées montrent que le solveur corrigé conserve l’efficacité de la MES tout en fournissant un évaluateur acoustique plus fiable pour l’optimisation. La deuxième contribution concerne l’optimisation robuste de formes continues sous incertitudes géométriques. Pour une cabine d’avion, le krigeage adaptatif est couplé à un filtrage neuronal afin de réserver l’estimation des statistiques robustes aux candidats prometteurs, réduisant le temps de calcul d’environ 46 % par rapport à une propagation Monte Carlo directe. Pour un diffuseur d’auditorium, le co-krigeage multi-fidélité combine des simulations basse et haute fidélité, atteint R2 = 0,9875 sur des données haute fidélité non vues, et améliore l’uniformité spatiale du niveau sonore d’environ 4 %. La troisième contribution passe des variables continues à la topologie binaire d’absorbeurs tissés. Génération contrainte, symétries cristallographiques,  autoencodeur convolutif semi-supervisé, krigeage latent et optimisation génétique sont combinés pour explorer un espace d’entrelacement 10 × 10 pouvant  contenir jusqu’à 2100 candidats. Les absorbeurs optimisés restent fabricables et présentent des erreurs de validation FEM inférieures à 5 %. Les résultats montrent aussi que la symétrie est une véritable variable de conception acoustique. La thèse montre ainsi comment la conception assistée par substitution permet de passer de modèles de cavités corrigés à des formes industrielles robustes et à des topologies de matériaux fabricables.

Mots clés :

conception acoustique, quantification des incertitudes, Méthode Énergétique Simplifiée, krigeage, optimisation robuste, co-krigeage, matériaux acoustiques tissés, optimisation dans un espace latent.

Contact :

thanasak.wanglomklang@ec-lyon.fr