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Ondes et vibrations dans les poreux
Modifié le 5 juillet 2011

 Responsable : Zine El Abiddine FELLAH (CR1, HDR) Tél : 00 33 4 91 16 44 62 Mail : fellah@lma.cnrs-mrs.fr

 Participants : A.WIRGIN (DR1), Thierry SCOTTI (IR1), Erick OGAM (IR2)

 Doctorants :

ACTIVITES DE RECHERCHE

Finalité :


 1 - Prédire et mesurer la réponse linéaire et/ou nonlinéaire à un choc ou à une onde élastique d’une structure macroscopique, comprenant totalement, ou en partie, un matériau poreux, (problème direct)

 2 - Déterminer les paramètres poroviscoélastiques (porosité, tortuosité, perméabilité, longueurs caractéristiques, modules de Young, coefficient de Poisson, etc.) du matériau à partir de cette réponse (problème inverse)

 3 - Chercher les paramètres poroviscoélastiques du matériau pour que la structure ait un comportement et/ou une réponse (caractéristique de ce comportement) voulue (problème de synthèse ou design)

 4 - Le matériau poreux peut être de type que l’on trouve : dans l’environnement (typiquement le sous-sol ou le fonds marin), dans un organisme vivant (typiquement l’os spongieux), ou dans un objet fabriqué industriellement (typiquement un panneau de mousse ayant pour fonction d’absorber le bruit).

Moyens :

 1 - Modélisations s’appuyant sur les paradigmes de la viscoacoustique (fluide équivalent), viscoélasticité (au sens de Urick-Ament-Waterman-Truell), poroviscoélasticité au sens de Biot-Johnson-Koplik-Dashen, d’homogénéisation (au sens de Burridge-Keller-Gilbert-Panchenko)

 2 - Simulations numériques pour le problème direct au moyen de généralisations de codes d’éléments finis (espace) /différences finies (temps) développés par C. Tsogka et J.-P. Groby relatifs à la viscoacoustique et la viscoélasticité à effets de mémoire

 3 - Recherche de fonctions de Green pour les domaines infini et/ou à géométrie simple (i.e., rectangulaire, circulaire, etc.) afin de générer des solutions quasi-analytiques pour un ensemble restreint de structures permettant de valider les codes de calcul

 4 - Méthodes numériques spécifiques (souvent proches de celles employées de manière routinière en optimisation et déconvolution) pour résoudre les problèmes inverse et de design

 5 - Expériences de réponse vibratoire (via accéléromètres et capteurs optiques)/acoustique (via microphones et transducteurs) de spécimens situés dans l’air ou dans une cuve d’eau employant des sollicitations vibroacoustiques (ondes acoustiques audibles ou vibrations fournies par pots vibrants), sous forme de choc (marteau ou bille), ou ultrasonores.

Collaborations :

M. Fellah (Université USTHB-Alger), C. Depollier (LAUM, Le Mans), Y. Xu (University of Louisville), R.P. Gilbert (University of Delaware), J.-Y. Chapelon (INSERM, Lyon), P. Laugier (Université Paris 6), S. Zeroug (Schlumberger Doll-Research, Ridgfield USA), D. Subit (University of Virginia), J.-P Groby (LAUM, Le Mans), C. Masson (LBA INRETS, Marseille), F. Ruffier (ISM Biorobotique, Marseille).

PUBLICATIONS PRINCIPALES SUR 4 ANS

1. Revues à comité de lecture :

 1- F. Mitri et Z.E.A. Fellah : New expressions for the radiation force function of spherical targets in stationary and quasi-stationary waves, Arch. Appl. Mech. (2006).

 2- F.G. Mitri et Z.E.A. Fellah : Amplitude-modulated acoustic radiation force experienced by elastic and viscoelastic spherical shells in progressive waves, Ultrasonics, 44 (3), pp. 287-296, 2006.

 3- F.G. Mitri and Z.E.A. Fellah, Theoretical calculation of the acouctic radiation force on layered cylinders in a plane standing wave - comparisonof near and far field solutions, Journal of Physics A : Mathematical and General, 39, pp. 6085-6096, 2006.

 4- M. Fellah, Z.E.A. Fellah and C. Depollier : Transient wave propagation in inhomogeneous porous materials : Application of fractional calculus. Signal Processing 86 (10), pp. 2658-2667, 2006

 5- N. Sebaa, Z.E.A. Fellah, C. Depollier and W. Lauriks : , Application of fractional calculus to ultrasonic wave propagation in human cancellous bone", Signal Processing (10), pp. 2668-2677, 2006.

 6- N. Sebaa, Z. E. A. Fellah, M. Fellah, E. Ogam, A. Wirgin, F. G. Mitri, C. Depollier, and W. Lauriks : Ultrasonic characterization of human cancellous bone using the Biot theory : Inverse problem, J. Acoust. Soc. Am. 120, 1816, 2006, DOI : 10.1121/1.2335420.

 7- F.G. Mitri and Z.E.A. Fellah : "Acoustic radiation force on coated cylinders in plane progressive waves", Journal of Sound and Vibration, Volume 308, Issues 1-2, pp. 190-200, 2007.

 8- Z.E.A. Fellah, F.G. Mitri, M. Fellah, E. Ogam and C. Depollier : "Ultrasonic characterization of porous absorbing materials : Inverse problem", Journal of Sound and Vibration, Volume 302, Issues 4-5, pp. 746-759, 2007, DOI : 10.1016/j.jsv.2006.12.007.

 9- L. De Ryck, J.-P. Groby, P. Leclaire, W. Lauriks, A. Wirgin, Z. E. A. Fellah, and C. Depollier : "Acoustic wave propagation in a macroscopically inhomogeneous porous medium saturated by a fluid", Appl. Phys. Lett. 90, 181901, 2007, DOI : 10.1063/1.2431570.

 10- L. De Ryck, W. Lauriks, Z. E. A. Fellah, A. Wirgin, J. P. Groby, P. Leclaire, and C. Depollier : "Acoustic wave propagation and internal fields in rigid frame macroscopically inhomogeneous porous media", J. Appl. Phys. 102, 024910 (2007).

 11- Z. E. A Fellah, M. Fellah, F. G. Mitri, N. Sebaa, C. Depollier, and W. Lauriks  : Measuring permeability of porous materials at low frequency range via acoustic transmitted waves , Rev. Sci. Instrum. 78, 114902 (2007)

 12- Z. E. A. Fellah, M. Fellah, F. G. Mitri, N. Sebaa, W. Lauriks, and C. Depollier : "Transient acoustic wave propagation in air-saturated porous media at low frequencies", J. Appl. Phys. 102, 084906 (2007)

 13- F. Mitri, Z.E.A. Fellah : , "New expressions for the radiation force function of spherical targets in stationary and quasi-stationary waves", Arch. Appl. Mech. DOI 10.1007/s00419-006-0073-1, 2007.

 14- Erick Ogam, Armand Wirgin, Z. E. A. Fellah and Yongzhi Xu : "Experimental and Theoretical Nonlinear Dynamic Response of Intact and Cracked Bone-Like Specimens With Various Boundary Conditions", ASME J. Vib. Acoust. 129, pp. 541-549 , 2007, DOI : 10.1115/1.2731413.

 15- Erick Ogam, Armand Wirgin, Stefan Schneider, Z.E.A Fellah and Yongzhi Xu : "Recovery of elastic parameters of cellular materials by inversion of vibrational data", Journal of Sound and Vibration, 313, 3-5, pp. 525-543, 17 June 2008, DOI : 10.1016/j.jsv.2007.11.052.

 16- M. Fellah, Z. E. A. Fellah, and C. Depollier : "Generalized hyperbolic fractional equation for transient-wave propagation in layered rigid-frame porous materials", Phys. Rev. E 77, 016601 (2008), DOI : 10.1103/PhysRevE.77.016601.

 17- F.G. Mitri, J.F. Greenleaf, Z.E.A. Fellah and M. Fatemi : Investigating the absolute phase information in acoustic wave resonance scattering, Ultrasonics, 48 (3), Pages 209-219, 2008, DOI : 10.1016.

 18- Zine E. A. Fellah, Naima Sebaa, Mohamed Fellah, Farid G. Mitri, Erick Ogam, Walter Lauriks, and Claude Depollier : "Application of the Biot Model to Ultrasound in Bone : Direct Problem", IEEE UFFC, 55(7), pp. 1508, 2008, DOI : 10.1109/TUFFC.2008.826.

 19- Naima Sebaa, Zine E. A. Fellah, Mohamed Fellah, Erick Ogam, Farid G. Mitri, Claude Depollier, and Walter Lauriks, "Application of the Biot Model to Ultrasound in Bone : Inverse Problem", IEEE UFFC, 55(7), pp. 1516, 2008, DOI : 10.1109/TUFFC.2008.827.

 20- J.-P. Groby, A. Wirgin, E. Ogam : "Acoustic response of a periodic distribution of macroscopic inclusions within a rigid frame porous plate", Waves in Random and Complex Media, 18(3), pp. 409–433, 2008, DOI : 10.1080/17455030802061300 .

 21- Farid G. Mitri, Zine E. A. Fellah : "Theory of the Acoustic Radiation Force Exerted on a Sphere by Standing and Quasistanding Zero-Order Bessel Beam Tweezers of Variable Half-Cone Angles", IEEE UFFC, 55(11), pp. 2469-2478, 2008.

 22- F. Gabrielli, D. Subit, E. Ogam, P. Guillemain , R. W. Kent, C. Masson : "Time-frequency analysis to detect bone fracture in impact biomechanics. Application to the thorax", Medical Engineering & Physics, 31(8), 952-958, 2009, DOI : 10.1016/j.medengphy.2009.05.007.

 23- Robert P. Gilbert, Ying Liu, Jean-Philippe Groby, Erick Ogam, Armand Wirgin, Yongzhi Xu : "Computing porosity of cancellous bone using ultrasonic waves II : The muscle, cortical, cancellous bone system", Mathematical and Computer Modelling, 50(3-4), pp 421-429, 2009, DOI : 10.1016/j.mcm.2008.06.021 .

 24- J.-P. Groby, A. Wirgin, L. De Ryck, W. Lauriks, R. P. Gilbert, and Y. S. Xu : "Acoustic response of a rigid-frame porous medium plate with a periodic set of inclusions ", J. Acoust. Soc. Am. 126 685 (2009), DOI : 10.1121/1.3158936.

 25- J.-P. Groby, E. Ogam, L. De Ryck, N. Sebaa, and W. Lauriks : "Analytical method for the ultrasonic characterization of homogeneous rigid porous materials from transmitted and reflected coefficients", J. Acoust. Soc. Am. 127 764 (2010), DOI:110.1121/1.3283043

 26- Z. E. A Fellah, N. Sebaa, M. Fellah, F. G. Mitri, E. Ogam, and C. Depollier : "Ultrasonic characterization of air-saturated double-layered porous media in time domain", J. Appl. Phys. 108, 014909 (2010). DOI:10.1063/1.3456443 (10 pages).

 27- Erick Ogam, Claude Depollier, Z. E. A Fellah : "The direct problem of acoustic diffraction of an audible probe radiation by an air-saturated porous cylinder", Journal of Applied Physics, 108, 113519 (2010).

 28- Erick Ogam, Claude Depollier, Z. E. A Fellah : "The direct and inverse problems of an air-saturated porous cylinder submitted to acoustic radiation", Review of Scientific Instruments 81, 9 (2010) 094902 (9 pages). DOI:10.1063/1.3482015

 29- Erick Ogam, Z. E. A Fellah, Naima Sebaa, Jean-Philippe Groby : "Non-ambiguous recovery of Biot poroelastic parameters of cellular panels using ultrasonic waves", Journal of Sound and Vibration, 330 (6), 2011, Pages 1074-1090 (2010). DOI:10.1016/j.jsv.2010.09.032

 30- F.G. Mitri, Z.E.A. Fellah : "Axial acoustic radiation force of progressive cylindrical diverging waves on a rigid and a soft cylinder immersed in an ideal compressible fluid", Ultrasonics, 51(5), 2011, Pages 523-526. DOI:10.1016/j.ultras.2010.12.004

 31- F.G. Mitri, Z.E.A. Fellah : "Instantaneous axial force of a high-order Bessel vortex beam of acoustic waves incident upon a rigid movable sphere", Ultrasonics, 51(6), 2011, Pages 719-724. DOI:10.1016/j.ultras.2011.02.006

2. Chapitre d’ouvrage :

  • Z.E.A. Fellah, C. Depollier, M. Fellah : "Modélisation temporelle de la propagation acoustique dans un matériau poreux", Matériaux et Acoustique, M. Brunueau, C. Potel, Hermes editions, 211- 254, 2006.
  • Z.E.A. Fellah, C. Depollier, M. Fellah, W. Lauriks : "Mesures des parameters acoustiques des matériaux poreux", Matériaux et Acoustique, M. Brunueau, C. Potel, Hermes editions, 183-184, 2006.
  • N. Sebaa, Z.E.A. Fellah, C. Depollier, M. Fellah, W. Lauriks : "Théories poroélastiques pour la caractérisation des tissus osseux", Matériaux et Acoustique, M. Brunueau, C. Potel, Hermes editions, 343-349, 2006.

Thèses sur 4 ans et Habiltations

Thèses soutenues :

  • Erick Ogam : "Caractérisation ultrasonore et vibroacoustique de la santé mécanique des os humains", Université de Provence (Aix-Marseille I), dir. de thèse : Armand Wirgin, Soutenue le 12 juin 2007.

Habilitations :

  • Z. E. A. Fellah : "Propagation acoustique dans les milieux poreux hétérogènes", Habilitation à Diriger des Recherches, Soutenue le 12 Juillet 2007.
 

 

 


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