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Métamatériaux en acoustique et mécanique

L’institut Fresnel a joué un rôle important dans le développement des métamatériaux acoustiques et mécaniques, notamment dans le domaine des multi-structures constituées de résonateurs basse fréquence [Big-1, Ach-0]. Ces propriétés des multi-structures ont été utilisées pour obtenir de la focalisation [Big-1] et de la protection [Ach-0]. Ces travaux ont également permis de proposer les premiers designs théoriques de capes d’invisibilité pour les ondes mécaniques en volume [Dia-1] et en surface [Dia-2]. Une application potentielle de ces multi-structures est la protection des grandes infrastructures contre les ondes mécaniques dans le génie civil (voir la page sur la protection sismique). Des recherches sont également menées sur les ondes de surface sur les plaques, avec par exemple la première proposition théorique d’une cape d’invisibilité pour les ondes de Lamb dans les plaques minces en 2009 (http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1639.htm). Dans le cadre du projet ANR PLATON (PI : Patrick Sebbah à Langevin, Co-PI : Vincent Pagneux au LAUM et S. Guenneau à Fresnel). Ces travaux ont conduit à la démonstration expérimentale de la réfraction négative dans une plaque de duralumin percée de trous [Dub-2] (voir sur la figure 4.2 la structure à gauche et la mise en évidence expérimentale de la focalisation à droite). Cette focalisation par réfraction négative a été étendue aux ondes de Rayleigh se propageant à travers un réseau de trous dans un sol sédimentaire, en partenariat avec l’équipe de Stéphane Brûlé de l’entreprise Ménard [Bru-1]. Enfin, nous collaborons avec les équipes de Muamer Kadic à FEMTO-ST et de Martin Wegener au Karlsruhe Institute for Technology sur les métamatériaux élastiques chiraux [Kad-1]. Ces deux équipes sont pionnières dans les designs et validations expérimentales de ces métamatériaux qui sont modélisés par des équations de l’élasticité qui s’apparentent à celles des milieux bi-anisotropes en électromagnétisme.
plaque perforée de trous pour obtenir de la réfraction négative pour les ondes de Lamb (Institut Langevin).

Références :
[Big-1] Davide Bigoni, Sébastien Guenneau, A.B. Movchan, Michele Brun. Elastic metamaterials with inertial locally resonant structures : Application to lensing and localization. Physical Review B, 2013, 87, pp.174303.

[Ach-0] Younes Achaoui, Bogdan Ungureanu, Stefan Enoch, Stéphane Brûlé, Sébastien Guenneau. Seismic waves damping with arrays of inertial resonators, Extreme Mechanics Letters, 2016, 8, pp. 30.

[Dia-1] André Diatta, Sebastien Guenneau. Controlling solid elastic waves with spherical cloaks. Applied Physics Letters, 2014, 105, pp. 021901.

[Dia-2] André Diatta, Younes Achaoui, Stéphane Brûlé, Stefan Enoch, Sébastien Guenneau. Control of Rayleigh-like waves in thick plate Willis metamaterials, AIP Advances, 2014, 6 (12), pp. 121707.

[Dub-2] Marc Dubois, Mohamed Farhat, Emmanuel Bossy, Stefan Enoch, Sébastien Guenneau, Patrick Sebbah. Flat lens for pulse focusing of elastic waves in thin plates. Applied Physics Letters, 2013, 103 (071915).

[Bru-1] Stéphane Brûlé, Emmanuel H Javelaud, Stefan Enoch, Sébastien Guenneau. Flat lens effect on seismic waves propagation in the subsoil, Scientific reports, 2017, 7 (1), pp. 18066

[Kad-1] Muamer Kadic, André Diatta, Thomas Frenzel, Sébastien Guenneau, Martin Wegener, On static chiral Milton-Briane-Willis continuum mechanics, arXiv preprint arXiv:1901.02519

Contact : Sébastien Guenneau