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Dissertations / Theses on the topic 'Poutres – Vibrations'
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1
Samper, Serge. "Vibrations de poutres composites préchargées : modélisation par éléments finis." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30004.
Full textAbstract:
Nous nous intéressons au cas de structures poutres vibrantes soumises à des précharges. Ces précharges influent sur les fréquences propres. Elles induisent un comportement non linéaire de la structure. L'attention est portée en particulier sur les poutres préchargées en rotation uniforme. Celles-ci subissent alors les effets des forces d'inertie centrifuge et aérodynamiques. Les effets rigidifiants augmentent la raideur en flexion des poutres et décalent les modes propres. Il apparait alors une matrice de raideur géométrique, et une matrice de raideur cinématique dans le cas des poutres en rotation. Nous utilisons une méthode développée par D. Gay permettant une modélisation unidimensionnelle d'une structure réelle composite tridimensionnelle. Cette méthode s'appuie sur le concept d'homogénéisation avec prise en compte des effets de gauchissement. Des paramêtres intégraux de déplacements et de rotation moyens de la section permettent alors la constitution d'un élément fini de poutre. Nous avons rédigé et mis au point le code de calculs correspondant, qui permet d'effectuer des calculs de fréquences et modes de poutres composites à ligne moyenne rectiligne avec des conditions aux limites variées en déplacement et en efforts. Afin de valider les outils informatiques développés, Nous avons réalisé des vérifications expérimentales sur des poutres soumises à des précontraintes de traction et de flexion pure. Ces essais, menés conjointement aux calculs numériques ont montré une bonne corrélation.
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Vesco, Véronique. "Etude comparative de quelques modèles dynamiques appliqués aux vibrations des poutres droites." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376106576.
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3
Seddini, Abdelali. "Etude expérimentale des écoulements secondaires en présence de deux rangées de jets à la paroi d'une grille de turbine." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1987. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1285_aseddini.pdf.
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4
Bekhoucha, Ferhat. "Dynamique non linéaire des poutres en composite en mouvement de rotation." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS389.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce manuscrit est une contribution à l’étude des vibrations non-linéaires des poutres isotropes et en composite, en mouvement de rotation. Le modèle mathématique utilisé est basé sur la formulation intrinsèque et géométriquement exacte de Hodges, dédiée au traitement des poutres ayant des grands déplacements et de petites déformations. La résolution est faite dans le domaine fréquentiel suite à une discrétisation spatio-temporelle, en utilisant l’approximation de Galerkin et la méthode de l’équilibrage harmonique, avec des conditions aux limites correspondantes aux poutres encastrées-libres. Le systéme dynamique final est traité par des méthodes de continuation : la méthode asymptotique numérique et la méthode pseudo-longueur d’arc. Des algorithmes basés sur ces méthodes de continuation ont été développés et une étude comparative de convergence a été menée. Cette étude a cerné les aspects : statique, analyse modale linéaire, vibrations libres non-linéaires et les vibrations forcées non-linéaires des poutres rotatives. Ces algorithmes de continuations ont été testés pour le calculs des courbes de réponse sur des cas traités dans la littérature. La résonance interne et la stabilité des solutions obtenues sont étudiées<br>The work presented in this manuscript is a contribution to the non-linear vibrations of the isotropic beams and composite rotating beams study. The mathematical model used is based on the intrinsic formulation and geometrically exact of Hodges, developped for beams subjected to large displacements and small deformations. The resolution is done in the frequency domain after a spatial-temporal dicretisation, by using the Galerkin approximation and the the harmonic balance method, with boundary conditions corresponding to the clamped-free. The final dynamic system is treated by continuation methods : asymptotic numerical method and the pseudo-arc length method, whose algorithms based on these continuation methods were developed and a convergence study was carried out. This study surround the aspects : statics, linear modal analysis, non-linear free vibrations and the non-linear forced vibrations of the rotating beams. These continuation algorithms were tested for the response curves calculations on cases elaborated in the literature. Internal resonance and the stability of the solutions obtained are studied
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Samper, Serge. "Vibration de poutres composites préchargées. Modélisation par éléments finis." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00403923.
Full textAbstract:
Nous nous intéressons au cas de structures poutres vibrantes soumises à des précharges. Ces précharges influent sur les fréquences propres. Elles induisent un comportement non linéaire de la structure. L'attention est portée en particulier sur les poutres préchargées en rotation uniforme. Celles-ci subissent alors les effets des forces d'inertie centrifuge et aérodynamiques. Les effets rigidifiants augmentent la raideur en flexion des poutres et décalent les modes propres. Il apparaît alors une matrice de raideur géométrique, et une matrice de raideur cinétique dans le cas des poutres en rotation. Nous utilisons une méthode développée par D. GAY permettant une modélisation unidimensionnelle d'une structure réelle composite tridimensionnelle. Cette méthode s'appuie sur le concept d'homogénéisation avec prise en compte des effets de gauchissement. Des paramètres intégraux de déplacements et de rotation «moyens» de la section permettent alors la constitution d'un élément fini de poutre. Nous avons rédigé et mis au point le code de calculs correspondant, qui permet d'effectuer des calculs de fréquences et modes de poutres composites à ligne moyenne rectiligne avec des conditions aux limites variées en déplacement et en efforts. Afin de valider les outils informatiques développés, nous avons réalisé des vérifications expérimentales sur des poutres soumises à des précontraintes de traction et de flexion pure. Ces essais, menés conjointement aux calculs numériques ont montré une bonne corrélation
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Brancheriau, Loïc. "Expertise mécanique des sciages par analyses des vibrations dans le domaine acoustique." Aix-Marseille 2, 2002. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008291.
Full text
7
Ranger, Julie-Anne. "Amortissement passif des vibrations par patchs piézocéramiques shuntés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2007. http://www.theses.fr/2007ECAP1041.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche sur l'amortissement des vibrations strucutrales ont principalementconcerné soir des dispositifs qualifiés d'actifs, basés sur la combinaison de capteurs - contrôleurs - actionneurs, soit des dispositifs qualifiés de passifs pour lesquels il n'y a pas d'apport externe d'énergie. L'amortissement passif repose habituellement sur des propriétés amortissantes du materiau (materiaux viscoélastiques). Cependant plusieurs travaux ont mis en évidence expérimentalement puis numériquement des propriétés amortissantes analogues à l'aide de patchs piézocéramiques, de l'énergie mécanique vibratoire en énergie électrique, qui est ensuite dissipée via l'effet Joule par la résistance du shunt. Les recheches dans ce domaine concernaient jusque là principalement des patchs travaillant en mode extension (longitudinal et transverse) et le mode cisaillement n'avait jamais été étudié. L'évauation et la confrontation des performances des modes extension et cisaillement por l'amortissement shunté se sont imposés comme principales motivation de cette thèse. Cette confrontation a montré que le paramètre fondamantal est le coefficent de couplage électromagnétique généralisé. Celui-ci s'est avéré complexe à determiner et a necessité l'exploration de plusieurs pistes aussi bien numérique analytique qu'experimentale.
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Chesne, Simon. "Identification d'efforts aux limites des poutres et plaques en flexion par méthode indirecte." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0109/these.pdf.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse s’intéresse à l’identification des efforts (effort tranchant ou moment fléchissant) présents aux limites des structures (plaques ou poutres) à partir de déplacements mesurés. Les expressions analytiques de ces efforts contiennent des termes proportionnels aux dérivées spatiales du déplacement. L’approximation de ces dérivées aux limites d’une structure est problématique car ces dernières sont très sensibles aux erreurs de mesure et les méthodes classiques de calcul (différences finies, méthodes modales, transformée de Fourier spatiales, …) et de régularisation (filtrage en nombre d’onde, troncature modale) pour les obtenir ne sont pas adaptées pour une identification aux limites d’un domaine spatial. Dans ce travail, une approche mathématique est proposée. Il s’agit de calculer les efforts aux limites, sans utiliser directement leurs expressions analytiques qui contiennent les dérivées spatiales. La méthode est basée sur un calcul intégral de l’équation de mouvement de la structure considérée, multipliée par une fonction test, qui vérifie des conditions aux limites particulières. Ces conditions permettent d’extraire, lors du développement du calcul, les efforts recherchés à la limite du domaine (efforts tranchant ou moment fléchissant). La technique est développée dans les cas mono dimensionnel (poutre) et bidimensionnel (plaque). Des simulations numériques illustrent la méthode, testent la robustesse de la méthode, les effets de différent bruits de mesure sur l’identification, et établissent les limites spatiales et fréquentielles de l’approche. Des expérimentations ont été menées, montrant la faisabilité de la méthode d’identification en utilisant des mesures réelles<br>This work deals with the identification of forces at the boundaries of beams plates measuring only displacements. These identifications are difficult because shear force or bending moment depend directly on various spatial derivatives of displacement to the boundaries of the domain under examination. These derivatives can be approximated from measured displacements but two major difficulties appear: Derivatives are highly sensitive to measurement errors and the methods used to obtain them (finite differences, modal approach, etc. ) are not well adapted to boundary measurements. In this work, a mathematical approach is proposed to compute forces at boundaries without any direct calculation of the derivatives. The method is based on the integral calculus of equations of motion multiplied by test functions which have to satisfy particular boundary conditions. These conditions enable to extract, from the integral calculus, the boundary forces the domain under study. This thesis contains for each case (beams or plates) the description of the technique and the definition of the test functions that make these identifications at boundary points possible, some numerical simulation results, including effects of noise o displacements, are shown in order to establish the spatial and frequency li mils of this method. Finally, experimental results are presented that show the possibility and the advantages that such an approach offers using real measurements
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Glacet, Arthur. "Study of quasi-periodic architectured materials : Vibrations, dynamic fracture and homogenization." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI062/document.
Full textAbstract:
Les Structures atomiques Quasi-périodiques (QP) possèdent des propriétés particulières, notamment dans le domaine vibrationnel. Il pourrait être intéressant de pouvoir transférer ces propriétés à des méta-matériaux macroscopiques. Des réseaux de poutres quasi-périodiques 2D sont étudiés dans cette thèse dans le cadre du modèle élément finis (EF) poutre Euler Bernoulli. Ces réseaux de poutres peuvent facilement être produits par fabrication additive ou par découpe laser. Il est possible de faire varier l'élancement des poutres (le ratio hauteur sur longueur) qui est un paramètre intéressant pour modifier la réponse mécanique du réseau. En utilisant la méthode EF, l'influence de l'élancement des poutres sur la réponse vibratoire des réseaux de poutres QP est étudiée. La méthode numérique Kernel Polynomial (KPM) est adaptée avec succès de la dynamique moléculaire aux réseaux de poutres pour étudier leurs modes de vibration sans avoir à diagonaliser complètement la matrice dynamique. Les réseaux de poutres QP présentent des propriétés similaires à leur compère atomique: en particulier la localisation de modes sur des sous-structures et une relation de dispersion hiérarchisée. Le comportement à la fracture est aussi étudié étant donné que les symétries présentes dans les QP pourraient permettre des réseaux de poutres ne présentant pas de plans faibles pour la propagation de fissures. Cela a été démontré d'après des calculs EF statiques avec un critère de fracture fragile sur l'énergie de déformation. Les simulations statiques ne suffisent pas car elles ne peuvent pas capturer les phénomènes dynamiques complexes qui apparaissent lors de la fissuration fragile. Les propriétés de vibration du QP pourraient aussi avoir un impact sur la propagation dynamique de fissure. Un modèle dynamique de fissuration est développé afin d'étudier l'impact de l'élancement sur la capacité des réseaux de poutres QP à dissiper de l'énergie par fissuration. Finalement une méthode Coarse Graining est développée pour identifier un milieu Cosserat continu équivalant au réseau de poutres QP pour différentes échelles. Cette méthode permet d'identifier la densité, les déformations, les contraintes et donc les modules d'élasticité du milieu Cosserat équivalent, permettant ainsi une meilleure compréhension du rôle des sous structures précédemment identifiées<br>Quasi periodic (QP) structures have shown peculiar properties in the atomistic domain, especially the vibrational one. It could be interesting to be able to transpose these properties in macroscopic meta-materials. Quasi periodic 2D beam lattices are studied in this thesis due to the simplicity of the Euler Bernoulli finite element (FE) model. These beam lattices can easily be produced by additive manufacturing or by laser cutting. It is possible to vary the beam slenderness (i.e the ratio of height over length) that is a interesting parameter to modify the mechanical response of the lattice. Using finite element method, the influence of the beam slenderness over the vibration behavior of the QP beam lattices will be studied. The Kernel Polynomial numerical Method (KPM) is successfully adapted from molecular dynamics simulations in order to study vibrational modes of FE beam lattices without having to fully diagonalize the dynamical matrix. The QP lattices show similar properties as their atomic counterpart e.g mode localization over sub-stuctures and hierarchical dispersion relation. The fracture behavior is also studied, as the special symmetries allowed by the quasi periodicity could result in beam lattices without weak planes for crack propagation. It was proved to be true from static FE simulations with a brittle strain energy breaking criterion. Static simulations were not enough and do not grasp the complex dynamical phenomena taking place in brittle fracture. A dynamic crack propagation model was thus developed. The vibrational properties of quasi periodic structures could also have an impact on the dynamic crack propagation. Several simulations are run in order to study the impact of the slenderness on the energy dissipated by fracture of QP lattices. Finally, a coarse graining method (CG) was developed to identify a continuous Cosserat medium at different scales from the FE beam model. This CG method allows to identify, density, strain, stress and elastic moduli of an equivalent continuous Cosserat. This allows a better understanding of the role of previously identified characteristic sub structures
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Ratovonjanahary, Hary Fiononana. "Une théorie unifiée des vibrations planes des poutres rectangulaires : champ des déplacements et liaisons holonomes idéales /." [S.l.] : [s.n.], 1987. http://library.epfl.ch/theses/?nr=690.
Full text
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Watzky, Alexandre. "Sur la vibration non linéaire des fils précontraints (cordes, verges tendues)." Paris 6, 1992. http://www.theses.fr/1992PA066369.
Full textAbstract:
L'étude des vibrations des verges (ou des cordes) tendues est particulièrement riche par la multitude de phénomènes mis en jeu (non-linéarités, couplages de modes, amortissements. . . ). Partant d'une revue historique rappelant les diverses contributions depuis le traité de Rayleigh et permettant de préciser les phénomènes expliqués ainsi que les limites des modèles existants, on établit un modèle dynamique de verge plus général. Ce modèle non linéaire est construit à partir des équations locales de la mécanique des milieux continus, dans le cadre général des rotations et déplacements finis, son degré de finesse étant dicté par l'hypothèse des petites déformations. Cette approche, ici limitée au cas linéairement élastique, permet de placer l'étude dans un cadre mécanique à la fois précis et ouvert à d'autres relations de comportement (telles que thermoviscoélastique). L’utilisation d'une construction géométrique originale de la déformée de la ligne moyenne met immédiatement en évidence la torsion qui joue le rôle d'un paramètre. Ce phénomène, jusqu'ici éludé, peut alors être aisément pris en compte. Les conditions d'immobilité aux extrémités permettent de définir les modes spatiaux et d'aboutir, par projection sur ceux-ci des équations du mouvement, aux équations modales vérifiées par les parties temporelles de la solution. Ces équations, établies pour la première fois dans le cas le plus général, font clairement apparaître les divers couplages de modes et fournissent un outil apte à décrire la nature des mécanismes de couplage, certains étant soumis à des règles de sélection précises. Une étude de la génération de modes axiaux par les vibrations transversales permet d'expliquer les phénomènes constatés expérimentalement et met notamment en évidence la nécessaire combinaison de deux modes particuliers. On peut alors discuter la pertinence de la classique hypothèse d'allongement uniforme
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Chesne, Simon. "IDENTIFICATION D'EFFORTS AUX LIMITES DES POUTRES ET PLAQUES EN FLEXION PAR METHODE INDIRECTE." Phd thesis, INSA de Lyon, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00135492.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse s'intéresse à l'identification des efforts (effort tranchant ou moment fléchissant)<br />présents aux limites des structures (plaques ou poutres) à partir de déplacements mesurés. Les expressions analytiques de ces<br />efforts contiennent des termes proportionnels aux dérivées spatiales du déplacement. L'approximation de ces dérivées aux<br />limites d'une structure est problématique car ces dernières sont très sensibles aux erreurs de mesure et les méthodes classiques<br />de calcul (différences finies, méthodes modales, transformée de Fourier spatiales, ...) et de régularisation (filtrage en nombre<br />d'onde, troncature modale) pour les obtenir ne sont pas adaptées pour une identification aux limites d'un domaine spatial.<br />Dans ce travail, une approche mathématique est proposée. Il s'agit de calculer les efforts aux limites, sans<br />utiliser directement leurs expressions analytiques qui contiennent les dérivées spatiales. La méthode est basée sur un calcul<br />intégral de l'équation de mouvement de la structure considérée, multipliée par une fonction test, qui vérifie des conditions aux<br />limites particulières. Ces conditions permettent d'extraire, lors du développement du calcul, les efforts recherchés à la limite du<br />domaine (efforts tranchant ou moment fléchissant).<br />La technique est développée dans les cas mono dimensionnel (poutre) et bidimensionnel (plaque). Des<br />simulations numériques illustrent la méthode, testent la robustesse de la méthode, les effets de différent bruits de mesure sur<br />l'identification, et établissent les limites spatiales et fréquentielles de l'approche. Des expérimentations ont été menées,<br />montrant la faisabilité de la méthode d'identification en utilisant des mesures réelles.
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Neukirch, Sebastien. "Enroulement, contact et vibrations de tiges élastiques." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00667562.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente plusieurs études sur l'équilibre, la stabilité et les vibrations de poutres élastiques en grande rotation. Le modèle utilisé est d'abord présenté de deux manières différentes : les équations de Kirchhoff sont introduites (i) comme une théorie directe de Cosserat, (ii) par une approche asymptotique 3D->1D. Une étude relativement complète des équilibres avec et sans auto-contact d'une poutre sous contrainte de tension et torsion et encastrée en ses deux extrémités est ensuite exposée. Le modèle est d'autre part appliqué au sur-enroulement de la molécule d'ADN et aux expériences sur molécule individuelle. Le cas d'une poutre naturellement courbe enroulée autour d'un obstacle cylindrique est ensuite traité. Les équations d'équilibre obtenues sont appliquées au cas d'une plante grimpante autour d'un tuteur ainsi qu'aux configurations dimériques de la protéine kératine. Enfin la dynamique d'une poutre plane est analysée sous deux angles différents : (i) le relâchement d'une poutre console qui donne lieu au phénomène de renforcement de courbure, et (ii) les vibrations d'une poutre post-flambée, encastrée en ses deux extrémités, avec comparaison des cas extensibles et inextensibles. La conclusion mentionne quelques problèmes d'intérêt qui seront l'objets d'études futures.
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Moulet, Marie-Hélène. "Les jonctions en mécanique vibratoire : représentation par matrice de diffusion et caractérisation expérimentale pour des poutres assemblées." Le Mans, 2003. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2003/2003LEMA1004.pdf.
Full textAbstract:
Dans de nombreuses applications industrielles les structures utilisées sont constituées de l'assemblage de sous-structures simples reliées entre elles par des jonctions mécaniques, dont la caractérisation est essentielle dans l'élaboration d'un modèle vibratoire prédictif de structure assemblée. En utilisant le formalisme d'état pour décrire la propagation des ondes structurales dans un milieu bidimensionnel, une jonction est caractérisée intrinsèquement par une matrice de diffusion, dont les propriétés sont présentées dans le cas général bidimensionnel. Une application monodimensionnelle est développée pour une jonction reliant deux poutres, qui induit un couplage entre des ondes de flexion et des ondes de traction. Une méthode de mesure des termes de la matrice de diffusion est validée dans le cas d'une jonction de type masse bloquante. L'étude montre que de faibles variations de paramètres propres à cette jonction influe sensiblement sur les termes de la matrice de diffusion<br>In many engineering applications, assembled structures are widely used. These structures are composed of thin-walled members connected together by mechanical junctions, which characterisation is necessary to have a predictive model of the vibratory behaviour of assembled structure. Using the state vector formalism to describe the structural waves propagation in a bidimensional medium, a junction can be model intrinsically by a scattering matrix, which properties are studied in the bidimensional case. The case of a mono dimensional junction between two beams is developed: this junction couples extensional and bending waves. A measurement method of the coefficients of the scattering matrix is validated using a blocking mass junction. The study shows that slight modifications of the junction have a great influence on the scattering matrix coefficients
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Audrain, Pascal. "Contrôle actif de l'intensité structurale dans une poutre." Le Mans, 2001. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2001/2001LEMA1009.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur la réduction des vibrations dans les structures unidimensionnelles à l'aide d'une méthode de contrôle actif. La stratégie retenue consiste à minimiser le transfert d'énergie transmis par les ondes de flexion et d'extension. Les champs vibratoires évanescents sont pris en ompte dans l'algorithme qui est développé pour le contrôle de l'intensité structurale en temps réel. Pour la réalisation de ce contrôle l'intensité doit être extraite à partir du traitement du signal en provenance de plusieurs capteurs. Dans cet objectif, une sonde intensimétrique composée de capteurs PVDF est mise en place. Ces capteurs présentent l'avantage de s'intégrer à la structure. Undéveloppement en ondes est utilisé pour décrire les champs de déplacement et ainsi calculer le transfert d'énergie dans la structure. Un schéma de contrôle actif optimal de cette grandeur énergétique est formulé. Les simulations numériques permettent d'évaluer les performances théoriques de cette stratégie. La validation expérimentale de cette approche est réalisée à partir d'une poutre libre-libre et d'une structure plus complexe constituée d'une poutre et d'une plaque. Un algorithme des moindres carrés moyens à référence filtrée est modifié dans le but de minimiser l'intensité structurale instantanée associée aux ondes de flexion et d'extension. Mais une restriction provient de la nature même de l'intensité qui n'est pas une erreur quadratique définie positive en général. L'approche est donc limitée à des géométries pour les quelles les transferts d'énergie générés par la perturbation et les sources de contrôle ont le même signe au niveau du capteur d'erreur. Pour la mesure et le contrôle de l'intensité structurale, un schéma de différences finies utilisant des capteurs PVDF de déformation est présenté et validé expérimentalement. Les résultats obtenus montrent que cette stratégie peut être envisagée dans le cadre d'un contrôle actif du transfert vibratoire<br>This thesis deals with active vibration control in one dirnensional structures. The control of flexural and extensional structural power flow is investigated. The instantaneous intensity is completely taken into account in the control algorithm, i. E. All the terms are considered in the real-time control process and, in particular, the evanescent waves are considered in this approach. The structural intensity has to be calculated from signals measured by several sensors. To do so, an intensity probe rnade of PVDF strain sensors is developped. The PVDF sensors are well suited for integration into structure in order to realize smart structures. A wave decomposition of the displacement field is used to calculate the structural power flow. A structural intensity optimal active control scheme is formulated and the numerical simulations illustrate the performance of this strategy. Experimental validation of the approach is conducted on a free-free beam and on a beam connected to a plate. A feedforward filtered-X LMS algorithm is adapted to control instantaneous intensity associated with flexural and extensional waves. This energy-based control problem involves a non-positive definite quadratic form in general. In this respect, the approach is limited to cases where the geometry is such that the intensity component will have the same sign for the control source and the primary disturbance. A finite difference scheme using PVDF strain sensors is presented and validated to measure and control structural power flow. The results show this strategy can be used to control vibration transfert in structures
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Bordonne, Pierre Antoine. "Module dynamique et frottement intérieur dans le bois : mesures sur poutre flottantes en vibrations naturelles." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10387.
Full textAbstract:
Le bois, en raison de sa structure particulière et de sa composition polymérique, est regardé comme un matériau orthotrope cylindrique et viscoélastique linéaire, dans le domaine des petites perturbations. Ce mémoire présente une méthode expérimentale de mesure du module dynamique d'un matériau, basée sur l'interprétation du spectre des fréquences en vibrations naturelles d'une poutre. En flexion, l'influence de la déformabilité en cisaillement étant prise en compte lors du dépouillement, la procédure s'applique de manière fiable et reproductible à toute poutre droite de section rectangulaire, y compris les éprouvettes normalisées pour les essais mécaniques sur le bois et ses dérivés. L’amortissement des mêmes vibrations naturelles fait l'objet d'une seconde procédure expérimentale. La grandeur caractéristique des frottements intérieurs est le décrément logarithmique, qui est calculé par ajustement sur l'enveloppe d'un mouvement propre. La chaîne d'acquisition commune aux deux procédures est composée d'un enregistreur numérique de transitoires, couplé à un micro-ordinateur type PC, pour lequel des programmes spécifiques ont été développés
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Maassarji-Babi, Dina. "Analyse statique et dynamique de poutres par éléments finis : étude du phénomène de verrouillage." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10219.
Full textAbstract:
Dans la premiere partie de ce travail, on presente une etude sur le probleme de verrouillage des poutres. Ce probleme conditionne le comportement des poutres modelisees avec des elements finis en deplacement pour les grands elancements. Il est attribue dans la litterature a la formulation des elements. Dans la presente etude comparative analytique et numerique, on demontre que le verrouillage vient en realite de deux sources: i) une erreur due a la formulation de l'element, ii) une erreur numerique dependant du nombre de chiffres significatifs utilises. On a mis en evidence que le phenomene de verrouillage dans les solutions numeriques se manifeste toujours par des oscillations autour de la solution analytique, meme pour les elements pretendus insensibles au verrouillage. Ces oscillations dependent du nombre de chiffres significatifs utilises et controles par programmation. Plus generalement, si on dispose d'une precision de calcul suffisamment grande, dependant du type d'element et du maillage, le verrouillage disparait. Dans une premiere partie, on presente deux nouvelles theories de poutres issues des principes variationnels intermediaires de verchery (1973). Ces deux theories comprennent l'analyse des poutres composites, pour le cas general des chargements, en anisotropie generale. Un nouvel element fini mixte a ete developpe, base sur l'une de ces deux theories. Nous presentons egalement l'etude en dynamique lineaire vibratoire de poutres discretisees par les elements utilises pour l'etude de verrouillage. Enfin, trois nouveaux elements finis de poutre en deplacement, issus d'une methode de transformation matricielle, ont ete developpes et testes vis-a-vis du verrouillage
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Areias, Trindade Marcelo. "Contrôle hybride actif-passif des vibrations de structures par des matériaux piézoélectriques et viscoélastiques : poutres sandwich/multicouches intelligentes." Phd thesis, Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012077.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une analyse numérique de l'amortissement des vibrations structurales obtenu par des traitements passifs, actifs et hybrides actifs-passifs. Pour cela, un modèle éléments finis de poutre sandwich dont les couches peuvent être élastiques, piézoélectriques ou viscoelástiques est présenté. Il est validé à travers des comparaisons avec les résultats analytiques, expérimentaux et numériques trouvés dans la littérature, puis, étendu au cas de peaux stratifiées. Ensuite, la représentation de la dépendance en fréquence des propriétés des matériaux viscoelástiques est étudiée en utilisant les modèles Anelastic Displacement Fields (ADF), Golla-Hughes-McTavish (GHM) et Modal Strain Energy (MSE) itératif. Une réduction modale à base complexe est proposée et validée à travers des comparaisons avec les résultats trouvés dans la littérature. Un algorithme itératif est proposé pour trouver le contrôle optimal du type Linear Quadratic Regulator (LQR) respectant le champ électrique maximum applicable aux pastilles piézoélectriques. La comparaison entre les performances d'amortissement des mécanismes d'action piézoélectrique par extension et par cisaillement montre que les derniers sont plus efficaces pour de petites amplitudes et fréquences élevées et pour des structures sandwich à peaux rigides et coeur souple. Trois traitements amortissants hybrides, obtenus en modifiant l'emplacement relatif des couches viscoelástique et piézoélectrique, ont été analysés et comparés. Il est montré que les traitements par revêtement contraint actif (RCA), consistant à remplacer la couche externe élastique par un actionneur piézoélectrique, ne sont efficaces que pour des couches viscoelástiques très minces. Tandis que les traitements par revêtement contraint passif (RCP) associé à un actionneur piézoélectrique collé sur la surface opposée de la structure (RCP/CA) ou entre la couche viscoelástique et la structure (RCPA/CA) sont, généralement, plus efficaces. Cependant, les trois traitements fournissent des systèmes de contrôle efficaces et robustes. L'étude du contrôle de vibrations d'une poutre sandwich à coeur viscoelástique, à l'aide de deux pastilles collées symétriquement sur ses surfaces supérieure et inférieure, en utilisant trois contrôleurs de types LQR, dérivatif et Linear Quadratic Gaussian (LQG) est réalisée. Il est montré que les contrôleurs optimaux LQR et LQG sont plus efficaces que le dérivatif, puisqu'ils sont moins dépendants de la co-localisation des actionneurs et capteurs. Finalement, l'influence de la température d'opération sur la performance de l'amortissement par traitement du type RCA est analysée ; les résultats montrent qu'il est possible d'aboutir à des performances uniformes dans un intervalle de températures.
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Trindade, Marcelo Areias. "Controle hybride actif-passif des vibrations de structures par des materiaux piezoelectriques et viscoelastiques : poutres sandwich/multicouches intelligentes." Paris, CNAM, 2000. http://www.theses.fr/2001CNAM0363.
Full textAbstract:
Cette these presente une analyse numerique de l'amortissement des vibrations structurales obtenu par des traitements passifs, actifs et hybrides actifs-passifs. Pour cela, un modele elements finis de poutre sandwich dont les couches peuvent etre elastiques, piezoelectriques ou viscoelastiques est presente. Il est valide a travers des comparaisons avec les resultats analytiques, experimentaux et numeriques trouves dans la litterature, puis, etendu au cas de peaux stratifiees. Ensuite, la representation de la dependance en frequence des proprietes des materiaux viscoelastiques est etudiee en utilisant les modeles anelastic displacement fields (adf), golla-hughes-mctavish (ghm) et modal strain energy (mse) iteratif. Une reduction modale a base complexe est proposee et validee a travers des comparaisons avec les resultats trouves dans la litterature. Un algorithme iteratif est propose pour trouver le controle optimal du type linear quadratic regulator (lqr) respectant le champ electrique maximum applicable aux pastilles piezoelectriques. La comparaison entre les performances d'amortissement des mecanismes d'action piezoelectrique par extension et par cisaillement montre que les derniers sont plus efficaces pour de petites amplitudes et frequences elevees et pour des structures sandwich a peaux rigides et coeur souple. Trois traitements amortissants hybrides, obtenus en modifiant l'emplacement relatif des couches viscoelastique et piezoelectrique, ont ete analyses et compares. Il est montre que les traitements par revetement contraint actif (rca), consistant a remplacer la couche externe elastique par un actionneur piezoelectrique, ne sont efficaces que pour des couches viscoelastiques tres minces. Tandis que les traitements par revetement contraint passif (rcp) associe a un actionneur piezoelectrique colle sur la surface opposee de la structure (rcp/ca) ou entre la couche viscoelastique et la structure (rcpa/ca) sont, generalement, plus efficaces. Cependant, les trois traitements fournissent des systemes de controle efficaces et robustes. L'etude du controle de vibrations d'une poutre sandwich a coeur viscoelastique, a l'aide de deux pastilles collees symetriquement sur ses surfaces superieure et inferieure, en utilisant trois controleurs de types lqr, derivatif et linear quadratic gaussian (lqg) est realisee. Il est montre que les controleurs optimaux lqr et lqg sont plus efficaces que le derivatif, puisqu'ils sont moins dependants de la co-localisation des actionneurs et capteurs. Finalement, l'influence de la temperature d'operation sur la performance de l'amortissement par traitement du type rca est analysee ; les resultats montrent qu'il est possible d'aboutir a des performances uniformes dans un intervalle de temperatures.
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FIMA, HENRI, and Gérard Lallement. "Proprietes des vibrations de flexion des poutres et des coques appliquees a la realisation d'accelerometres et de gyrometres." Besançon, 1995. http://www.theses.fr/1995BESA2052.
Full textAbstract:
Les recherches et travaux exposes dans cette these ont ete effectues a la societe sextant avionique, dans le cadre de contrats dret, dans le but de developper des accelerometres et des gyrometres de precision pour des applications aeronautiques. L'ensemble de la these est divise en deux parties, la premiere relative a l'accelerometre a poutre vibrante, la deuxieme relative au gyrometre a surface vibrante. Dans la premiere partie, les vibrations de flexion des poutres sont mises a profit pour concevoir et realiser un accelerometre dont le corps d'epreuve est une lame vibrante en quartz reliee a une masse metallique. L'acceleration de la masse se traduit par une variation de frequence du resonateur, en raison de la force axiale exercee sur la lame. La lame de quartz vibre simultanement sur deux modes de flexion, ce qui permet de compenser l'influence de la temperature en regime transitoire thermique grace a un modele etabli apres calibration. Le decouplage mecanique du resonateur, ainsi que l'optimisation de la structure metallique ont fait l'objet de deux depots de brevet. Les caracteristiques metrologiques du capteur, prevues par le calcul, ont ete verifiees par des essais experimentaux. Dans la deuxieme partie, on utilise l'effet de l'acceleration de coriolis sur les vibrations de flexion d'une coque de revolution pour mesurer une vitesse de rotation. Une etude theorique detaillee des modes de flexion d'une coque hemispherique, et de l'effet gyrometrique produit par une rotation autour de l'axe, ont permis de realiser un dispositif experimental comprenant un resonateur hemispherique en silice place a l'interieur d'un boitier sous vide, et un ensemble d'electrodes d'excitation, de detection, et de compensation. Les resultats obtenus confirment les previsions theoriques sur le comportement du resonateur en rotation. Cette etude est completee par un apercu sur deux configurations possibles de gyrometres, et une comparaison de leurs caracteristiques. Le rapport se termine par une conclusion relative a l'exploitation de ces capteurs et aux perspectives futures
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Maurini, Corrado. "Poutres composites piézoélectriques et contrôle passif distribué: modélisation, analyse modale et études expérimentales." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011252.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet la modélisation de poutres composites piézoélectriques et l`application au contrôle passif des vibrations. Une première partie présente un modèle de poutre du type Euler-Bernoulli électromécanique. Le modèle est construit à partir d'un principe variationel mixte qui, sans introduire des degrés de liberté supplémentaires, tienne compte des effets 3D des champs électromécaniques et du potentiel électrique induit. Une deuxième partie propose des techniques numériques et expérimentales pour l'analyse modale et la déduction d'un modèle d'ordre réduit pour des poutres avec actionneurs piézoélectriques distribués. Enfin, des applications au contrôle passif de vibrations au moyen de circuits électriques sont étudiées. Dans de tels systèmes, l'énergie mécanique est dissipée dans des réseaux résistifs-inductifs. Chaque partie comprend des validations numériques et expérimentales. Un premier prototype d'un système pour le contrôle passif distribué est proposé.
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Maurini, Corrado. "Piezoelectric composites for distributed passiv electric control : beam modelling modal analysis, and experimental implementation." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011252.
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Porfiri, Maurizio. "Performances of passive electric networks and piezoeletric transducers for beam vibration control." Toulon, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUL0015.
Full textAbstract:
Cette thèse est concentrée sur le contrôle de vibration des poutres par l'utilisation des transducteurs piézoélectriques et des circuits électriques passifs. La première partie de cette étude traite de la modélisation et de l'analyse des poutres piézoélectriques segmentées. Un modèle unidimensionnel raffiné est dérivé et est validé par une installation expérimentale. Les propriétés modales sont étudiées avec quatre méthodes numériques. Un modèle homogénéisé des poutres piézoélectriques segmentées périodiques est dérivé en employant une convergence à deux échelles. La deuxième partie traite de l'analyse des performances de trois circuits passifs pour atténuer les vibrations structurales: le shuntage piézoélectrique, la ligne de transmission du deuxième ordre et la ligne de transmission du quatrième ordre. Les effets des incertitudes des paramètres électriques sur les performances du système sont analysés. Les prévisions théoriques sont validées par différents installations expérimentales<br>This thesis is focused on beam vibration control using piezoelectric transducers and passive electric networks. The first part of this study deals with the modeling and the analysis of stepped piezoelectric beams. A refined one-dimensional model is derived and experimentally validated. The modal properties are determined with four numerical methods. A homogenized model of stepped periodic piezoelectric beams is derived by using two-scale convergence. The second part deals with the performance analysis of three passive circuits in damping structural vibrations: the piezoelectric shunting, the second order transmission line and the fourth order transmission line. The effects of uncertainties of the electric parameters on the system performances are analyzed. Theoretical predictions are validated through different experimental setups
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Bideau, Nicolas. "Poutres non-linéaires dans le formalisme de Cosserat : influence de la précontrainte sur la propagation des ondes élastiques dans un modèle de Timoshenko." Rennes 1, 2009. http://www.theses.fr/2009REN1S209.
Full textAbstract:
Ce travail a pour but d'étudier l'influence d'une pré-contrainte sur les différents régimes de propagation des ondes dans une poutre non-linéaire. Nous avons développé un modèle tri-dimensionnel de poutre tenant compte des glissements transversaux à partir des milieux continus à directeurs de type Cosserat en transformations finies. En particulier, une mesure de déformation objective est utilisée pour décrire à la fois le cisaillement dans la section et l'étirement dans la direction longitudinale et la dérivation consitente de la loi de comportement à partir de la théorie de l'élasticité tri-dimensionnelle est est mise en évidence. Le Hessien de la fonctionnelle énergie est calculé dans le formalisme des directeurs. A l'aide de ce modèle, nous avons étudié la propagation des ondes superposées sur des états pré-contraints en transformations finies. Le spectre contenant les modes oscillants et hyperboliques, a été calculé au travers des courbes de dispersion. L'étude a mis en évidence que le spectre ainsi que les modes propres dépendent fortement de l'état de déformation non-linéaire initial. Ainsi, une différence significative, tant sur le plan quantitatif que qualitatif, avec la théorie linéaire deTimoshenko est observée. Les fréquences propres et le régime de propagation sont modifiés. En particulier, l'existence de modes hyperboliques est largement dépendante de la pré-contrainte. Enfin, on s'est intéressé à l'influence de l'hypothèse de cisaillement sur la réponse dynamique des poutres en interaction fluide-structure. Une analyse modale du problème couplé est proposée et une comparaison avec le modèle d'Euler-Bernoulli est effectuée<br>It is very common to use beam models in the structure design or in resonance techniques in order to determine the mechanical properties of materials. This work aims to study the influence of a pre-stressed state on the different regimes of wave propagation in a nonlinear shearable beam. A three dimensional beam model undergoing finite deformation is developed using Cosserat continuum mechanics. In particular, an objective strain measure is used to describe both shear in the rod section and the stretching along the longitudinal direction and the consistent derivation of constitutive law from the three-dimensional finite elasticity theory is emphasized. Non-dimensional equilibrium equations are obtained using the radius of gyration. The Hessian of the Hamiltonian action is calculated with the help of the director formalism allowing the study of vibrations around a pre-stressed configuration. Then we analyse waves which are superimposed on a finite pre-stretched state. The complete spectrum, including propagating and evanescent traction/compression, shear and bending modes, of a pre- stretched shearable beam is calculated through dispersion pattern. Spectrum strongly depends on initial pre-stress value. A significant qualitative and quantitative difference with the classical Timoshenko beam theory is pointed out. In particular, the existence of hyperbolic modes is strongly dependent on the initial pre-stress. Finally, we are interested in the influence of the shearability hypothesis on the dynamical response of beam in fluid-structure interaction. A modal analysis of the coupled problem is proposed and a comparison with the Euler-Bernoulli theory is conducted
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Bruant, Isabelle. "Positionnement optimal d'actionneurs et de capteurs en controle actif des vibrations de structure, application a des poutres equipees d'elements piezo-electriques." Cachan, Ecole normale supérieure, 1999. http://www.theses.fr/1999DENS0023.
Full textAbstract:
Cette etude est relative au controle actif des vibrations de structures formees de poutres a l'aide de capteurs et d'actionneurs piezo-electriques. Afin de modeliser le couplage electromecanique prenant en compte l'heterogeneite de la structure au niveau des actionneurs et des capteurs, les equations du mouvement et de comportement d'une poutre composite formee de n couches piezo-electriques sont developpees. A partir de ces resultats, un element fini de poutre piezo-electrique est propose. Une etude dynamique modale de la structure consideree conduit a une representation d'etat. A l'aide des outils de l'automatique, un bouclage par retour d'etat est mis en place. Differents tests numeriques sont presentes dans le cas d'une poutre, puis d'un portique. Dans le but d'ameliorer l'efficacite du controle actif, on propose une strategie d'optimisation de la position des actionneurs et des capteurs au sein de la structure. Le role des actionneurs etant d'amortir le plus rapidement possible les vibrations, on choisit de minimiser l'energie mecanique par rapport a la position des actionneurs. Les capteurs devant informer le mieux possible le systeme de commande du mouvement de la structure, leurs positions doivent maximiser l'energie de sortie. Pour resoudre ces deux problemes d'optimisation, deux approches sont envisagees : l'une continue, l'autre discrete. Les resultats presentes sont relatifs au cas de la poutre et du portique.
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Assaf, Samir. "Modélisation par la méthode des éléments finis du comportement vibratoire des poutres et plaques sandwiches : métal matériaux viscoélastiques." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD435.
Full textAbstract:
Nous présentons dans ce travail une modélisation par la méthode des éléments finis du comportement vibratoire des structures sandwiches. A partir d'hypothèses tenant compte du rôle très distinct que jouent les différentes couches d'une structure sandwich (travail du cœur essentiellement en cisaillement alors que les peaux supportent les effets de flexion), nous développons un modèle théorique fondé sur une approche en déplacement. Ensuite, nous discrétisons les équations qui découlent du modèle théorique par la méthode des éléments finis. Cette discrétisation conduit à la formulation de deux éléments finis de poutre et plaque sandwiches. Afin de valider la démarche théorique et numérique adoptée, nous proposons plusieurs cas tests (calcul de fréquences propres, de transmissibilité, de différents types de poutres et plaques sandwiches, avec des conditions aux limites différentes). Nous comparons les résultats obtenus avec ceux trouvés dans la littérature et avec des mesures expérimentales menées en collaboration avec la société Vibrachoc.
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Shahdin, Amir. "Surveillance vibratoire de l'endommagement dû à l'impact sur poutres en matériaux composites stratifiés, sandwiches et matériaux enchevêtrés par variations des paramètres modaux." Toulouse, ISAE, 2009. http://www.theses.fr/2009ESAE0019.
Full textAbstract:
La Surveillance de la Santé des Structures (SSS) s'effectue par la mesure de réponses pertinentes sous sollicitations extérieurs. L'identification a pour but de détecter, de localiser et de quantifier ces défauts. La thèse porte sur les deux premiers niveaux de SSS, la détection et la localisation de dommage. Le but est d'étudier les effets d'impacts symétriques par variations des paramètres modaux en faisant un nombre important d'expériences. Une validation par recalage de modèles éléments finis est effectuée sur différents matériaux composites dédiés à l'aéronautique. Pour tous les spécimens (poutres), il a été observé que, avec l'accumulation de l'endommagement (impact), il y a une diminution de la fréquence propre (flexion) accompagnée par une augmentation du taux d'amortissement. Un aspect nouveau de cette thèse concerne la fabrication et les essais mécaniques (statique et dynamique) d'un matériau innovant (sandwich avec âme en fibre de carbones enchevêtrés) possédant des taux d'amortissements élevés ainsi qu'une meilleure résistance à l'impact. La modélisation par éléments finis (Samcef) est utilisée pour calculer la réponse dynamique de ces poutres. Ces modèles recalés permettent de donner un indicateur de taux de dégradation et peuvent servir d'outils diagnostic (et d'alarme) pour la surveillance de l'intégrité des structures. Une partie innovante de cette thèse concerne la localisation de l'endommagement et sa validation sur les poutres composites stratifiées par optimisation topologique (Nastran), en utilisant les paramètres modaux obtenus expérimentalement. Ainsi on estime avec succès les zones d'endommagement pour des défauts isolés.
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Denis, Vivien. "Amortissement vibratoire de poutre par effet Trou Noir Acoustique." Thesis, Le Mans, 2014. http://www.theses.fr/2014LEMA1011/document.
Full textAbstract:
L'amortissement des vibrations de structure joue un rôle important dans de nombreuses applications industrielles. Les méthodes classiques de réduction de vibration par ajout de revêtement viscoélastique donnent généralement lieu à une augmentation de masse importante, ce qui peut être rédhibitoire dans l'industrie des transports pour des raisons écologiques ou économiques. L'effet Trou Noir Acoustique (TN) est une méthode passive permettant d'obtenir un amortissement de la structure sans augmenter sa masse: les ondes de flexion se propageant dans une extrémité de plaque profilée avec une loi de puissance sont efficacement dissipées si l'on place un film amortissant dans la zone terminale.Une étude préliminaire de nature expérimentale confirme le potentiel du TN comme stratégie d'amortissement: une analyse modale montre que le TN augmente significativement le facteur de recouvrement modal (MOF) de la poutre, et réduit donc son caractère résonant. Une analyse basée sur une approche ondulatoire montre que le coefficient de réflexion de l'extrémité TN présente de faibles valeurs. Un modèle numérique 2D d'une poutre, développé pour analyser le comportement de la terminaison, montre que l'augmentation du MOF peut-être expliquée par une augmentation de la densité modale et par un fort amortissement des modes de la structure, causé par une localisation de l'énergie dans la région profilée. La poutre TN possède des modes locaux bi-dimensionnels, et un modèle de guide de la terminaison TN incluant des imperfections, qui ne peuvent être évitées en pratique, montre que l'énergie incidente est diffusée sur de nombreux modes locaux. Les imperfections du TN améliorent ses performances<br>Vibration damping of mechanical structures plays an important role in the design of many industrial systems. Classical methods for reducing vibrations using viscoelastic layers glued to the structure usually result in added mass on the treated structure, which may be prohibitive in the transportation industry for ecological and economical reasons. The "Acoustic Black Hole" (ABH) effect is a lightweight passive vibration technique: the flexural waves propagating in a beam extremity tapered with a power law profile are efficiently dissipated if an absorbing layer is placed where the thickness is minimum.A preliminary study experimentally confirms the potential of ABH as an efficient strategy for vibration damping: a modal analysis shows that the ABH significantly increases the Modal Overlap Factor (MOF) of the beam, thus reducing the resonant behaviour of the structure. An analysis based on a wave approach clearly shows that the reflection coefficient of an ABH termination has small values. Further investigations, including a two dimensional numerical model of the structure developed in order to understand its behaviour, show that the increase of MOF can be explained partly by an increase of the modal density and mostly by a high damping of a number of modes of the structure due to energy localisation in the tapered region. It is shown that the ABH beam possesses two-dimensional local modes. A waveguide model of an ABH termination with tip imperfection, which cannot be avoided in practice, shows that incident energy is scattered on local modes and that imperfections enhance the damping effect
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Vigier, Yves. "Matériaux composites à fibres piézoélectriques pour applications en contrôle de vibrations : élaboration, modélisation, caractérisation." Chambéry, 2001. http://www.theses.fr/2001CHAMS019.
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Lavazec, Déborah. "Experimental evaluation and modeling of a nonlinear absorber for vibration attenuation : design, identification, and analysis." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1217/document.
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En raison de leurs grandes longueurs d'onde, les vibrations mécaniques en basses fréquences ne peuvent être facilement réduites dans les structures par l'utilisation de matériaux dissipatifs. Malgré ces difficultés, l'atténuation des vibrations en basses fréquences reste un enjeu important. Pour résoudre ce problème, différents axes de recherche ont été étudiés et ont été mis en application pour stocker et dissiper l'énergie vibratoire comme l'utilisation d'oscillateurs linéaires, composés d'une masse, d'un ressort et d'un amortisseur. Leur fréquence de résonance doit coïncider avec la fréquence de résonance de la structure que l'on veut atténuer. L'utilisation d'absorbeurs se comportant comme des oscillateurs ayant un comportement non linéaire est une alternative intéressante. En effet, grâce à un étalement fréquentiel de la réponse de l'oscillateur, celui-ci permet d'atténuer les vibrations de la structure sur une plus large bande de fréquence que ceux ayant un comportement linéaire, sans avoir de dédoublement de la résonance de la réponse en deux pics. Les travaux présentés ici se placent dans le cadre de la réduction vibratoire, à l'échelle macroscopique, en basses fréquences, pour lesquelles les premiers modes structuraux sont excités. Un absorbeur non linéaire a été conçu, réalisé et analysé expérimentalement, modélisé et identifié expérimentalement pour mettre en évidence le phénomène d'élargissement de la bande de fréquence de la réponse. Les effets de cet absorbeur sur le comportement dynamique d'une poutre console ont ensuite été numériquement étudiés, à partir d'un modèle de poutre couplée à des absorbeurs non linéaires. Un modèle réduit et son solveur stochastique ont été développés dans ce cadre. Les résultats ont exposé le fait que l'absorbeur non linéaire permet une atténuation de la réponse de la poutre, sans le dédoublement de la résonance<br>Due to their long wavelengths, mechanical vibrations at low frequencies cannot easily be reduced in structures by using dissipative materials. Despite these difficulties, the attenuation of vibration at low frequencies remains an important concern. To solve this problem, several ways of research have been explored and have been applied to vibration energy pumping such as linear oscillators, composed of a mass, a spring, and a damper. Their resonance frequency must coincide with the resonant frequency of the structure that has to be attenuated. The absorbers that are oscillators with a nonlinear behavior constitute an interesting alternative. The response of the nonlinear oscillator allows for obtaining an attenuation of vibration over a broader frequency band than the response of linear oscillator, without splitting the resonance that has to be attenuated into two resonances. The work presented here is in the frame of the vibratory reduction, on a macro-scale, at low frequencies, for which the first structural modes are excited. A nonlinear absorber has been designed, experimentally realized and analyzed, modeled and experimentally identified to highlight the phenomenon of broadening the frequency band of the response. The effects of this absorber on the dynamic behavior of a cantilever beam have been numerically studied, using a model of the beam coupled to nonlinear absorbers. A reduced-model and its stochastic solver have also been developed. The results obtained show that the nonlinear absorber allows for obtaining an attenuation on the beam response, without splitting of the resonance that has to be attenuated
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Badiane, Doudou. "Simulation numérique et étude expérimentale d'un viscosimètre à principe vibrant." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2057/document.
Full textAbstract:
La connaissance de la viscosité est un défi majeur dans les technologies de pointe (biomédical, pétrochimie, imprimerie, cosmétique, agroalimentaire, etc). Cette étude présente un capteur de viscosité qui exploite la vibration transversale forcée d’une poutre mince. L’amortissement induit par le fluide permet d’évaluer sa viscosité et sa masse volumique par la seule connaissance des caractéristiques à la résonance de la poutre (amplitude et fréquence). Cette mesure est réalisée par un circuit électromagnétique. Dans ce travail, la simulation numérique et l’étude expérimentale du viscosimètre sont réalisées en vue de mieux cerner les paramètres influençant le fonctionnement du capteur. Les différentes investigations menées dans ce travail sont d’une grande importance pour l’optimisation du viscosimètre d’une part. D’autre part, c’est une contribution à l’ensemble des études qui traitent de l’aspect du couplage fluide-structure-électromagnétisme<br>Knowing the viscosity becomes increasingly a major challenge in leading-edge technologies (biomedical, petrochemical, printing, cosmetic, food industry, etc). This study presents a viscosity sensor based on a thin beam immersed in a newtonian fluid and subjected to transverse vibrations due to an electromechanical excitation system. The damped vibration can be used to evaluate the fluid viscosity and density by measuring the beam’s resonance characteristics (amplitude, frequency). This measurement is done by an electromagnetic feedback circuit. In this work, numerical model and experimental studies of the vibrating viscometer are conducted to better understand the influencing factors of the sensor’s operation. The different investigations carried out in this work are of great importance for the viscometer optimization on one hand. On the other hand, it’s a contribution to all studies dealing with the aspect of fluid-structure-electromagnetism coupling
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Ruzek, Michal. "Identification expérimentale de l'équation du mouvement de milieux vibroacoustique." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0153/document.
Full textAbstract:
Ce travail répond à la question de l’identification de l'équation du mouvement à partir des mesures expérimentales. Les structures considérées ont soit une soit deux dimensions. La méthode présentée utilise les méthodes inverses locales qui se basent sur les mesures du champs vibratoire stationnaire. Ces méthodes sont indépendantes des conditions aux limites qui sont inconnues pour l'observateur. Deux méthodes de sélection des modèles sont utilisées pour choisir l'équation du mouvement la plus adaptée parmi un ensemble des modèles a priori. La méthode est appliquée a des nombreux cas expérimentaux. Trois problématiques sont traités: identification de la force axiale dans les poutres et membranes, identification de l'orthotropie de la plaque et identification d'un panel sandwich épais<br>This works deals with a question of identification of the equation of motion based on experimental measurements. The considered structures are either one or two-dimensional plane structures. The developed methodology employs local inverse methods based on local steady-state vibration field and it is therefore independent of boundary conditions. Two different model selection techniques are used to select the most adapted equation of motion from a set of apriori candidate models. The method is applied to various experimental case studies as identification of axial force in beams and membranes, identification of plate orthotropy and identification of thick sandwich panel model
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Pézerat, Charles. "Méthode d'identification des efforts appliqués sur une structure vibrante, par résolution et régularisation du problème inverse." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0109.
Full textAbstract:
On développe une méthode d'identification des efforts qui produisent les vibrations d'une structure, à partir de la connaissance de son champ de déplacement mesuré en un nombre fini de points et de la connaissance a priori de son équation du mouvement. L'identification des efforts est basée sur le calcul du second membre de l'équation du mouvement discrétisée par un schéma aux différences finies. Comme dans la plupart des problèmes inverses, des difficultés se posent et sont dues à une sensibilité extrême aux incertitudes de mesure, introduisant un niveau de bruit élevé sur le résultat. Pour pallier ce problème, une méthode de régularisation originale nommée R. I. F. F. (Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée), a été mise au point. Elle utilise un fenêtrage spatial et un filtrage dans le domaine des nombres d'onde, où les paramètres de réglage sont étudiés en fonction des caractéristiques physiques de la structure. Plusieurs exemples issus de simulations numériques et d'expérimentations montrent les différentes applications que l'on peut obtenir : identification de forces mécaniques ponctuelles, d’efforts de couplage, de pressions acoustiques pariétales. La méthode a été aussi étendue à 1' identification des conditions aux limites en termes d'impédances de translation et de rotation. Enfin une ébauche de la construction d'opérateur de structure par voie expérimentale est proposée. A partir des déplacements mesurés, on identifie l'opérateur différentiel qui leur correspond et on montre ensuite que cet opérateur peut être utilisé pour l'identification des forces qui excitent la structure<br>We develop a method for the identification of forces, which produce the vibrations of a structure, from the knowledge of the measured displacement field in a finite number of points and the a priori knowledge of the equation of motion. The identification of forces is based on the calculation of the second member of the equation of motion discretized by a finite difference scheme. As in several inverse problems, there are some difficulties due to the far sensitivity to the measurement uncertainties introducing a high noise level on the result. To overcome this problem, an original regularization method, named R. I. F. F. (Windowed Filtered Inverse Resolution), was defined. It uses a spatial window and a filter in the wavenumber domain, where the adjustment parameters are studied according to the physic characteristics of the structure. Several examples stemming from numerical simulations and from experimentations show the different applications we can obtain: identification of punctual mechanical sources, of coupling forces, of acoustic pressure on the surface of the structure. The method was also extend to the identification of the boundary conditions as translating and rotating impedances. At last, a first step of the construction of an experimental structure’s operator is proposed. From the measured displacements, one can identify the differential operator which corresponds to them and it is shown that this operator can be used for the identification of forces
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Hazim, H. "Vibrations d'une poutre avec un ressort unilatéral. Solutions périodiques.Modes non-linéaires." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520999.
Full textAbstract:
La thèse est composée de deux parties présentées en quatre chapitres. La première partie traite de la modélisation, des simulations et des validations expérimentales d'un modèle de poutre en contact avec un ressort linéaire unilatéral sous une excitation périodique. C'est un modèle mécanique simplifié d'un panneau solaire d'une satellite et d'une cale élastique en phase de lancement. Le système est soumis à une excitation harmonique du support sous forme d'une accélération imposée ou d'une force ponctuelle. Le modèle est validé expérimentalement par des séquences d'essais sur une poutre en aluminium en contact avec une cale en Solithane. Les résultats montrent une cohérence avec les solutions numériques obtenues. La deuxième partie est centrée sur les modes normaux non-linéaires des systèmes mécaniques. Une nouvelle formulation est présentée pour trouver ces modes comme zéros d'une application non-linéaire. Un algorithme utilisant des algorithmes existants, basé sur la continuité des solutions périodiques, est développé pour le calcul des modes normaux. La technique de développement asymptotique par échelles multiples pour le calcul des solutions analytiques approchées d'une équation différentielle avec un terme unilatéral est introduit. On utilise ensuite cette technique pour le calcul des modes normaux non-linéaires d'un système autonome à un nombre n de degrés de liberté avec un contact unilatéral. On traite aussi le cas d'un système forcé, on conjecture ainsi que l'on obtient une procedure simple pour le calcul des modes non linéaires. L'ensemble fournit donc des outils mathématiques validés pour le calcul des modes non-linéaires du système traité dans la première partie de la thèse.
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De, Carufel Jean. "Réglage de position d'une poutre flexible avec amortissement actif des vibrations." Thesis, University of Ottawa (Canada), 1992. http://hdl.handle.net/10393/7694.
Full textAbstract:
Le reglage de structures flexibles est presentement un domaine de recherche tres actif. Les demandes en performance de l'industrie et de l'aerospatiale pour ce genre de reglage ne cesse d'augmenter. La grande complexite modale, les problemes de debordement et la difficulte de modelisation rendent le developpement de systeme de reglage et d'amortissement tres complexe, meme pour une structure simple. Dans ce rapport, deux methodes de reglage pour le positionnement et l'attenuation active des vibrations sont etudiees. Elles sont appliquees a la poutre d'Euler-Bernouilli. La premiere consiste en une methode a impedances actives a gains dynamiques concues dans le domaine fequentielle. La seconde est une methode plus complexe a retour d'etats complets et placement de poles concue dans le domaine temporelle. Une fonction de transfert et un modele d'etat y sont aussi presente. Des resultats de simulation et d'experience viennent appuyer les methodes proposees.
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Vinhas, Bertolini Peter. "Modélisation des poutres sandwich elasto-piézo-électriques : élément fini raffiné." Paris, ENSAM, 2001. http://www.theses.fr/2001ENAM0001.
Full text
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Chiambaretto, Pierre-Louis. "Modèle vibratoire de réservoir cryotechnique de lanceur : définition d’un méta-matériau équivalent." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0022/document.
Full textAbstract:
L’hydrogène liquide est un ergol utilisé en complément de l’oxygène liquide pour la propulsion de nombreux lanceurs en particulier ceux de la famille Ariane. Cependant, sa dangerosité interdit la réalisation d’essais, en particulier vibratoires, sur des réservoirs remplis. Cette thèse explore une piste d’étude permettant de réaliser ces essais vibratoires sur le réservoir rempli d’un matériau de substitution : un ensemble de billes pré-contraintes. L’objectif est d’obtenir un comportement modal similaire en termes de modes et de fréquences propres à celui du réservoir rempli d’hydrogène liquide pour l’étude des premiers modes. Pour répondre à cet objectif, cette étude est développée en deux parties. Dans la première partie, une approche analytique basée sur une méthode par équivalences fréquentielles est détaillée. Après avoir présenté les grandes lignes de la méthodologie utilisée et l’ensemble des modèles développés, la méthodologie est appliquée au cas étudié expérimentalement de manière à mettre en évidence l’influence des différents paramètres et de proposer une première méthode pour choisir un jeu de billes adapté. La seconde partie, traite principalement des aspects expérimentaux et numériques. Après avoir détaillé la caractérisation des billes utilisées, le montage expérimental conçu et réalisé pour effectuer des essais vibratoires sur un réservoir rempli de billes pré-contraintes est présenté. Les différents résultats obtenus avec ce montage sont étudiés au regard de l’approche analytique, mais aussi de modèles numériques utilisant des éléments-discrets et des éléments-finis<br>Liquid hydrogen is a propellant alternatively used with liquid oxygen for the propulsion of many launchers, especially those of the Ariane family. However, its dangerousness prohibits vibration tests on filled tank. The aim of this PHD is to explore the possibility to carry out such vibration tests by filling these tanks with a substitute material : a set of pre-stressed balls. As further argued and developed in the report, the objective is to obtain a modal behavior similar in term of mode shapes and natural frequencies to those of the tank filled with liquid hydrogen for the first modes. In the first part, an analytical approach based on a method using frequency equivalences is detailed. After presenting the outlines of the methodology used and all the models developed, the methodology is applied to the experimentally studied case in order to highlight the influence of the different parameters as well as then to propose a first method to choose a set of well adapted balls. The second part deals mainly with experimental and numerical aspects. Firstly, the balls used in the thesis are characterized. Then, the experimental set-up designed and realized to carry out vibration tests on a tank filled with pre-stressed balls is presented. The different results obtained are compared with both analytical results and numerical based on discrete-elements and finite-elements results
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Ouisse, Morvan. "Dispersions du comportement de structures vibrantes : analyse et détection." Phd thesis, INSA de Lyon, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00142547.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur les phénomènes de dispersions du comportement de structures vibrantes et son but est de présenter une alternative aux approches classiques utilisées en analyse de sensibilité. Une méthode est proposée afin de fournir un outil qui permet de savoir quelle partie d' une structure vibrante produit les plus fortes dispersions. Cette approche pourrait permettre, lors d'une phase de projet, de modifier les formes induisant de fortes sensibilités, ou bien de s'assurer que lors du processus de fabrication une attention particulière sera portée sur ces zones. C'est dans cet esprit que le travail présenté ici propose dans un premier temps une mise en évidence du phénomène d'hypersensibilité sur des structures simples, qui sont d'abord des poutres et des plaques couplées semi-infinies puis finies. L' analyse et la caractérisation des phénomènes sont proposées avant l' établissement d' une méthode de localisation des principales sources d'incertitudes d'une structure donnée. Cette méthode est basée sur le concept de fonctionnelle d' écart utilisé en recalage calculs/essais, elle est purement numérique, et sera présentée sur un exemple analytique, avant d'être intégrée à un code de calculs par éléments finis. L'exploitation sur des structures industrielles conduit à la validation expérimentale des résultats.
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Martini, Luigi. "Développement et évaluation de l'hypothèse de stabilité modale pour la variabilité du comportement vibratoire des structures minces modélisées par éléments finis." Compiègne, 2008. http://www.theses.fr/2008COMP1736.
Full textAbstract:
La prise en compte de la variabilité ou des incertitudes en mécanique des structures est un véritable défi et mène à des activités de recherche importantes notamment en dynamique. Dans ce contexte, le présent travail porte sur la mise en oeuvre d'une méthodologie pour l'analyse numérique de la variabilité d'une structure modélisée par éléments finis. Le calcul de quantités statistiques : moyenne, écart-type et fonctions de densité de probabilité, est appli¬qué aux paramètres de sortie du modèle en fonction des variables aléatoires d'entrée. Les pa¬ramètres d'entrée considérés sont : les modules d'élasticité, les épaisseurs, les sections, les coordonnées nodales, les masses volumiques. Les paramètres de sortie retenus pour l'étude sont les fréquences propres et la fonction de réponse en fréquence. L'hypothèse de base est que les modes propres ne dépendent pas des perturbations des paramètres d'entrée. Pour cette raison la méthode est appelée : Modal Stabili Procedure (MSP). Elle nécessite une seule analyse éléments finis complète, associée à une procédure de post-traitement. Cette méthode permet de réduire les coûts de calcul élevés que génèrent les méthodes exis¬tantes. De plus elle présente les avantages de ne pas limiter le nombre ou le niveau de variabi¬lité des paramètres considérés et de faciliter l'utilisation avec les logiciels éléments finis stan¬dard. Pour des exemples académiques et une application industrielle : un pare-brise automobile, la méthode MSP a été confrontée à la Simulation Monte Carlo, considérée comme référence. Des résultats très satisfaisants ont généralement été obtenus pour la moyenne, l'écart-type et les densités de probabilité des quantités d'intérêt, tant pour l'analyse modale que pour la ré¬ponse en fréquence. Les limitations de l'hypothèse de stabilité modale ont également été mises en évidence. La qualité des résultats obtenus et les performances très intéressantes en temps de calcul font de la méthode MSP une approche bien adaptée aux applications industrielles<br>Taking into account variability or uncertainties in structural mechanics is a real challenge and leads to intensive research activities in particular in dynamics. In this context, this work deals with the development of a methodology for the variability analysis of a structure mod¬elled by finite elements. The calculation of statistical quantities: mean value, standard devia¬tion and probability density functions, is applied to the output parameters of the model ac¬cording to the input variable parameters. The input parameters considered are: Young moduli, thicknesses, sections, nodal coordinates, densities. The output parameters retained for the study are natural frequencies and frequency response functions. The basic assumption is that the mode shapes do not depend on input parameters perturbations. For this reason the method is called: Modal Stability Procedure (MSP). It requires only one complete finite element anal¬ysis and a post-processing procedure. The method allows the reduction of the high computational costs that characterize most of the existing methods. Moreover this method has the following advantages: no limitation on the number or the level of variability of the parameters considered and easy interfacing with standard finite elements software. For academic exemples and an industrial application: a car windshield, MSP has been compared with the Monte Carlo Simulation considered as reference. Very satisfactory results have generally been obtained for the mean value, standard deviation and probability densities of quantifies of interest, for modal analysis as well as for frequency response. The limitations of the modal stability assumption have also been highlighted. Thanks to the quality of results obtained and the performances in terms of computational cost, MSP is well adapted to industrial applications
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Chaiyaporn, Somsak. "Identification des modules équivalents d'une poutre composite à partir d'essais vibratoires non-modaux." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1989. http://www.theses.fr/1989ECDL0001.
Full textAbstract:
La méthode d'identification des modules d'Young et de coulomb complexes d'une poutre composite proposée consiste à comparer les valeurs expérimentales de l'impédance au point courant d'une poutre libre-libre à celles calculées à l'aide d'un développement limite de l'impétrante exacte. Pour exprimer l'impédance mécanique des poutres libres, deux types de modèles ont été étudiés: Euler-Bernoulli et Timoshenko. Dans le premier cas, l'étude expérimentale d'une poutre permet l'identification du module d'Young complexe. Dans le deuxième cas, on peut obtenir aussi le module de coulomb complexe en utilisant deux poutres de longueurs différentes.
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Kader, Mahamane. "Contributions à la modélisation et au contrôle des systèmes intelligents distribués : application au contrôl des vibrations d'une poutre." Université de Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2018.
Full textAbstract:
Nous présentons une approche nouvelle pour la conception des systèmes intelligents distribués dans le cadre du contrôle des vibrations d’une poutre. Nous construisons un circuit analogique distribué qui réalise une approximation d’une loi de contrôle optimale, avec un système d’observation et de contrôle utilisant des transducteurs piézoélectiques distribués. […] Nous proposons une paramétrisation des contrôleurs dynamiques H infini pour des équations d’ état linéaires de dimension finie. […]Une étude de stabilisation a été réalisée sur le modèle à coefficients constants. Les résultats théoriques obtenus ont été validés par des calculs numériques<br>We present a new approach for the design of intelligent distributed systems for the control of beam vibrations. We construct a distributed analog circuit that approximates an optimal control law, with an observation and control system using distributed piezoelectric transducers. […] We propose a parameterization of the dynamic controllers H infinite for linear equations of state of finite dimension. […] A stabilization study was carried out on the model with constant coefficients. The theoretical results obtained were validated by numerical calculations
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Tournu, Erik. "Modélisation stochastique du comportement dynamique non linéaire d'un ailetage de turbine : application à une poutre avec contact oblique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL118N.
Full textAbstract:
Des méthodes d'analyse en dynamique stochastique sont étudiées pour une maquette avec contact oblique. Elles ont pour objet de déterminer les caractéristiques statistiques de la réponse de la structure non linéaire soumise à des sollicitations aléatoires. La maquette représente une ailette avec ses ailerons qui sont en contact avec les ailerons voisins. Cette maquette est modélisée par la théorie des poutres d'Euler-Bernoulli pour l'ailette et par le modèle curvilinéaire de Bouc-Wen pour la non-linéarité de contact. Les résultats de ce modèle de comportement sont comparés avec succès à ceux d'une maquette de laboratoire qui concrétise la poutre avec les contacts obliques, sollicitées par des processus aléatoires. Les caractéristiques du processus de réponse du modèle de comportement soumis à des sollicitations aléatoires sont déterminées par la méthode de Monte-Carlo basée sur la simulation numérique des processus à partir des densités spectrales et par la méthode de linéarisation stochastique gaussienne basée sur l'équation de Lyapunov. Les résultats de ces deux méthodes concordent et ont mis en évidence trois domaines de comportement: pour les faibles excitations, il y a adhérence, pour les excitations moyennes, il y a glissement avec effort tangentiel limité constant et pour les excitations élevées, il y a glissement avec effort tangentiel limité croissant
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Cherkaoui, Mohammad. "Sur la stabilisation d'une poutre déformable en torsion ou en flexion par une classe de contrôles frontière." Nancy 1, 1994. http://www.theses.fr/1994NAN10081.
Full textAbstract:
Le but essentiel de cette thèse est d'étudier la stabilisation de l'équation des ondes contrôlée par une classe de feedbacks frontière incluant des termes intégraux. La motivation initiale était l'étude d'un modèle simplifié de bras robot flexible en torsion, l'extrémité du bras étant libre. Pour amortir les vibrations en torsion du bras, on applique une loi de commande en boucle fermée à l'autre extrémité, mettant en jeu l'état du système (position et vitesse) en cette extrémité ainsi qu'un terme dépendant de l'état sur l'ensemble du bras. Le premier volet de ce travail consiste à estimer le taux optimal de décroissance de l'énergie quand le feedback ne présente pas de termes intégraux, ceci, sous, respectivement, une condition de Dirichlet homogène et de Neumann homogène concernant l'extrémité non contrôlée. Le deuxième volet traite de l'existence et de la stabilité (forte ou exponentielle uniforme) pour une équation des ondes avec contrôles frontière présentant des termes intégraux avec des variantes en position et en vitesse. On termine cette deuxième partie par un travail similaire à celui qui a été fait dans le cadre de l'équation des ondes, pour l'équation des poutres en flexion
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Toscano, Jérémy. "Contribution à l'homogénéisation des structures périodiques unidimensionnelles : application en biomécanique à la structure axonémale du flagelle et des cils vibratiles." Phd thesis, Université Paris-Est, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00534570.
Full textAbstract:
Les structures treillis constituées d'un nombre important de barres sont largement utilisées, notamment en génie civil. L'étude par éléments finis de telles structures se révèle très coûteuse dès que la maille répétitive du treillis est complexe. Il s'avère intéressant de réduire la taille du problème en définissant un milieu continu équivalent. L'objectif de la première partie de ce travail est de proposer, en se plaçant dans le cadre des méthodes d'homogénéisation des milieux périodiques, une poutre de Timoshenko équivalente à une structure périodique dont l'une des dimension est grande par rapport aux deux autres. Une des originalités réside dans l'étude de cellules de base non symétriques. Par ailleurs, on s'intéresse à la prise en compte de déformations libres (par exemple, d'origine thermique) apparaissant à l'échelle microscopique. La seconde partie est consacrée à l'étude de la structure axonémale du flagelle et des cils vibratiles. Il s'agit de proposer et valider un modèle pour cette structure biomécanique complexe et d'appliquer ensuite la méthode d'homogénéisation proposée
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Maruani, Jonas. "Contrôle actif des vibrations de structures élancées FGPM." Thesis, Paris 10, 2019. http://www.theses.fr/2019PA100062.
Full textAbstract:
Cette thèse vise à montrer la faisabilité et l’efficience du contrôle actif des vibrations des structures faites à partir de matériaux piézoélectriques à gradient de propriétés (FGPM). Une structure formée d’un seul bloc, fabriquée à partir d’un FGPM, intégrant directement les propriétés piézoélectriques permet de remplacer les structures classiques dites intelligentes (une structure hôte équipée de pastilles piézoélectriques) et de supprimer les inconvénients dont souffrent ces structures (concentrations de contraintes aux interfaces, décollement des pastilles, …). La recherche se concentre sur la modélisation des FGPM, en particulier sur les lois de comportement graduelle de ce matériau et le développement d’éléments finis de structures élancées FGPM. Deux éléments sont développés, un élément de poutre basé sur la cinématique de Timoshenko et un élément de plaque basé sur une cinématique adaptative. Ces deux éléments intègrent une approximation par couches numériques pour le potentiel électrique.Ils sont utilisés pour simuler le contrôle actif des vibrations d’une poutre ou d’une plaque FGPM.Dans le cas poutre, le système est régulé par un régulateur linéaire quadratique, alors que dans le cas plaque, un régulateur flou décentralisé a été développé et utilisé. Les deux systèmes sont observés grâce à un observateur de Luenberger. Des études statiques permettent de comprendre le comportement du FGPM en fonction de sa gradation. De plus, les simulations de contrôle actif présentées montrent la faisabilité du contrôle par les deux systèmes et la capacité du régulateur flou à s’adapter facilement aux changements brutaux de perturbations extérieures<br>The aim of this thesis is to show the feasibility and the efficiency of active vibration control by structures made of functionally graded piezoelectric materials (FGPM). One bloc structure, made of FGPM, with piezoelectric properties embedded, is used to replace classical intelligent structures (a host structure equipped with piezoelectric patches) and to remove their disadvantages (stresses concentrations near interface, delamination of patches, …).This study focuses on the FGPM’s modelization, in particular on the graded behavior laws and on the development of finite elements of FGPM beams and plates. Two finite element are implemented, a beam element based on Timoshenko’s kinematics and a plate element based on an adaptive kinematics. Both elements have a numerical layers approximation for the electrical potential. These two elements are used for active vibration control simulations. In the beam case, the system is governed by a linear quadratic regulator. Otherwise, for the plate a fuzzy decentralized regulator is developed and used. Both systems beam and plate are observed thanks to a Luerberger’s observer. Static studies show the behavior of FGPM depending on the material gradation. In addition, active vibration simulations show the feasibility of control with both systems and the ability of fuzzy regulator to accommodate to sudden changes on external perturbations
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Jrad, Wassim. "Dynamic behavior of thin-walled beams : Analytical, numerical and experimental approaches." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0271.
Full textAbstract:
Les poutres à parois minces à sections ouvertes sont des éléments de base des ouvrages courants en génie civil, de l'automobile et de l'aéronautique. En raison de leur élancement et la forme des sections, elles sont très sensibles à la torsion et aux instabilités aussi bien en statique qu’en dynamique. En dynamique, les modes de vibration en torsion sont plus dominants par rapport au modes de flexion classiques. Pour ces raisons, les défaillances planaires de telles structures sont connues pour être une exception plutôt qu'une règle. Dans ce travail de thèse, on s’intéresse au comportement dynamique de poutres à parois minces et à section ouvertes arbitraires. En se basant sur le modèle de Vlasov qui prend en compte de la torsion et du gauchissement, les équations de mouvement 3D sont dérivées à partir du principe d’Hamilton. Des solutions analytiques originales pour différentes conditions aux limites sont dérivées pour des modes supérieurs en vibrations libres. Dans ces solutions, les effets des termes de rotation inertiels en flexion et torsion sont pris en compte. Pour des cas généraux, un modèle élément fini de poutre 3D est décrit et implémenté. Dans le modèle, un degré de liberté (ddl) est affecté au gauchissement. Toutes les matrices de rigidité masse de base sont calculées par intégration numérique (intégration de Gauss). Dans le modèle, les calculs en vibrations libres et forcées sont possibles. Le modèle est validé par comparaison aux solutions numériques et expérimentaux de la littérature. Une comparaison aux simulations des codes commerciaux est aussi suivie. Afin de valider le modèle théorique et numérique utilisé, une campagne d’essais a été suivie au LEM3 à Metz. Des essais de vibration libre et forcée sont effectués sur des poutres à parois minces avec différentes conditions aux limites. Les solutions analytiques, numériques et les mesures expérimentales sont comparées et validées. Un bon accord entre les différentes solutions est constaté. Le modèle est étendu aux poutres 3D retenues latéralement par des entretoises. Des ressorts élastiques et visqueux 3D sont ajoutés dans le modèle numérique. L'effet des entretoises est étudié dans le but d’améliorer le comportement des poutres à parois minces vis-à-vis des modes indésirables de type flexion latérale et torsion<br>Thin-walled beams with open section constitute main elements in engineering applications fields as in civil engineering, automotive and aerospace construction. Due to slenderness and cross section shapes, these elements are very sensitive to torsion and instabilities in both statics and dynamics. In dynamics, the torsional and flexural-torsional modes of vibration are often lower frequencies compared to the classical plane pure bending modes. Thus, planar failures of such structures are known to be an exception rather than a rule. In torsion, warping is important and governs the behavior. In this thesis work, we are interested with the dynamic behavior of thin-walled beams with arbitrary open cross sections. Based on the Vlasov’s model accounting for warping, the 3D motion equations are derived from the Hamilton’s principle. Original analytical solutions for different boundary conditions are derived for higher free vibration modes. In these solutions, the effects of the inertial rotation terms in bending and torsion are taken into consideration. For more general cases, a 3D beam finite element model is described and implemented. Compared to conventional 3D beams, warping is considered as an additional Degree Of Freedom (DOF). The mass and stiffness matrices are obtained by numerical integration (Gauss method). In the model, free and forced vibration analyses are possible. The model is validated by comparison with benchmark solutions available in the literature and other numerical results obtained from simulation on commercial codes. In order to validate the present model, laboratory test campaign is undertaken at the LEM3 laboratory in Metz. Tests are carried out on thin-walled beams with different boundary conditions. Free and forced vibration tests are performed using impact hammer and shaker machine. In the presence of arbitrary sections, flexural-torsional vibration modes are observed. The analytical, the numerical and the experimental solutions are compared and validated. Moreover, the numerical and experimental dynamic response spectra are compared. A good agreement between the various solutions is remarked. The model is extended to 3D beams in presence of lateral braces. 3D elastic and viscous springs are added in the finite element model. The effect of the springs is studied in order to improve the behavior of thin-walled beams against undesirable lateral bending and torsion modes
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Wang, Peng. "Active vibration control in a specific zone of smart structures." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEC007/document.
Full textAbstract:
Cette recherche vise à résoudre un problème particulier du contrôle de vibration des structures intelligentes. Notre objectif est de réduire les vibrations dans une zone spécifique de la structure intelligente avec une perturbation qui couvre une large gamme de fréquences. De plus, dans cette zone spécifique, ni l'actionnement ni la détection ne sont possibles.Ici, nous faisons face à plusieurs défis principaux. Premièrement, nous devons contrôler les vibrations d’une zone spécifique de la structure, alors que nous n’avons accès aux mesures que dans d’autres zones. Deuxièmement, la large bande passante de la perturbation implique que nombreux modes doivent être contrôlés au même temps, ce qui nécessite l'utilisation de plusieurs actionneurs et capteurs. Cela conduit à un contrôleur MIMO difficile à obtenir avec les méthodes classiques de conception de contrôleur. Troisièmement, il faut éviter le problème de propagation, qui consiste à garantir la stabilité en boucle fermée lorsque le contrôleur basé sur un modèle est appliqué à la configuration réelle. Pour relever ces défis, nous étudions deux stratégies de contrôle: le contrôle centralisé et le contrôle distribué.Pour le contrôle centralisé, nous proposons une méthodologie qui nous permet d’obtenir un contrôleur MIMO simple permettant de relever ces défis. Tout d'abord, plusieurs techniques de modélisation et d’identification sont appliquées pour obtenir un modèle précis d'ordre faible de la structure intelligente. Ensuite, une méthode de synthèse basée sur le contrôle H_∞ avec un critère H_∞ particulièrement proposé est appliquée. Ce critère H_∞ intègre plusieurs objectifs de contrôle, y compris les défis principaux. En particulier, le problème de débordement se transforme en un problème de stabilité robuste et sera garanti en utilisant ce critère. Le contrôleur H_∞ obtenu est une solution standard du problème H_∞. Le contrôleur final est obtenu en simplifiant ce contrôleur H_∞ sans perdre la stabilité en boucle fermée ni dégrader les performances. Cette méthodologie est validée sur une structure de poutre avec des transducteurs piézoélectriques et la zone centrale est celle où les vibrations devraient être réduites. L'efficacité du contrôleur obtenu est validée par des simulations et des expériences.Pour le contrôle distribué, on considère la même structure de poutre et les mêmes objectifs de contrôle. Il existe des méthodes visant à concevoir des contrôleurs distribués pour les systèmes spatialement interconnectés. Cette recherche propose une méthode basée sur la FEM, associée à plusieurs techniques de réduction de modèle, permettant de discrétiser spatialement la structure de poutre et d'en déduire les modèles d’espace d'état des sous-systèmes interconnectés. La conception des contrôleurs distribués ne sera pas abordée dans cette recherche<br>This research aims at solving a particular vibration control problem of smart structures. We aim at reducing the vibration in a specific zone of the smart structure under the disturbance that covers a wide frequency band. Moreover, at this specific zone, neither actuation nor sensing is possible.Here we face several main challenges. First, we need to control the vibration of a specific zone of the structure while we only have access to measurements at other zones. Second, the wide bandwidth of the disturbance implies that numerous modes should be controlled at the same time which requires the use of multiple actuators and sensors. This leads to a MIMO controller which is difficult to obtain using classical controller design methods. Third, the so-called spillover problem must be avoided which is to guarantee the closed-loop stability when the model-based controller is applied on the actual setup. To tackle these challenges, we investigate two control strategies: the centralized control and the distributed control.For centralized control, we propose a methodology that allows us to obtain a simple MIMO controller that accomplishes these challenges. First, several modeling and identification techniques are applied to obtain an accurate low-order model of the smart structure. Then, an H_∞ control based synthesis method with a particularly proposed H_∞ criterion is applied. This H_∞ criterion integrates multiple control objectives, including the main challenges. In particular, the spillover problem is transformed into a robust stability problem and will be guaranteed using this criterion. The obtained H_∞ controller is a standard solution of the H_∞ problem. The final controller is obtained by further simplifying this H_∞ controller without losing the closed-loop stability and degrading the performance. This methodology is validated on a beam structure with piezoelectric transducers and the central zone is where the vibration should be reduced. The effectiveness of the obtained controller is validated by simulations and experiments.For distributed control, we consider the same beam structure and the same control objectives. There exist methods aiming at designing distributed controllers of spatially interconnected system. This research proposes a FEM based method, combined with several model reduction techniques, that allows to spatially discretize the beam structure and deduce the state-space models of interconnected subsystems. The design of distributed controllers will not be tackled in this research
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Korkmaz, Ibrahim. "Contribution à l'analyse dynamique d'une aube soumise à un frottement sec." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0009.
Full textAbstract:
Cette étude concerne l'analyse dynamique d'une aube soumise à un frottement sec au niveau de la plate-forme. La modélisation est réalisée par une technique de sous-structuration qui permet de bien rendre compte de la réalité physique tout en diminuant la taille du modèle numérique. La méthode de résolution du problème dynamique se base sur une approche mixte analytique-numérique. Dans le cas où le frottement dépend de la vitesse de glissement, la résolution est faite par la méthode de Newmark. Une analyse expérimentale et théorique est réalisée sur une poutre dont le comportement est similaire à celui d'une aube constituée par une poutre creuse, amortie par un frotteur près de l'encastrement. Cette étude permet de valider le modèle proposé pour les aubes. Les paramètres qui controlent l'efficacité de l'amortisseur et qui permettent d'obtenir un système optimum sont explicités. Les résultats des analyses théoriques sont confirmés par des essais menés sur une aube.
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Ayad, Mohammad. "Homogenization-based, higher-gradient dynamical response of micro-structured media." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0062.
Full textAbstract:
Une approche dynamique discrète (DDM) est proposée dans le contexte de la mécanique des poutres pour calculer les caractéristiques de dispersion des structures périodiques. Cette démarche permet de calculer les caractéristiques de dispersion de milieux périodiques unidimensionnels et bidimensionnels. Il est montré qu’un développement d'ordre supérieur suffisamment élevé des forces et des moments d’éléments structuraux est nécessaire pour décrire avec précision les modes de propagation d’ordre supérieur. Ces résultats montrent dans l’ensemble que les calculs des caractéristiques de dispersion de systèmes structurels périodiques peuvent être abordés avec une bonne précision par la dynamique des éléments discrets. Les comportements non classiques peuvent être capturés non seulement par une expansion d'ordre supérieur mais aussi par des formulations à gradient supérieur. Nous calculons ainsi les paramètres constitutifs macroscopiques jusqu'au deuxième gradient du déplacement en utilisant deux formulations différentes, soit selon une méthode d'homogénéisation dynamique à gradient supérieur (DHGE) prenant en compte les effets de micro-inertie, ou alternativement selon le principe de Hamilton. Nous analysons ensuite la sensibilité des termes constitutifs du second gradient aux paramètres microstructuraux pour des matériaux composites à microstructure périodique de type laminés. En plus, on montre que les modèles du deuxième gradient formulés à partir de l'énergie interne totale en tenant compte des termes de gradient d'ordre supérieur donnent la meilleure description du propagation d’onde à travers ces milieux. On analyse les contributions d'ordre supérieur et de micro-inertie sur le comportement mécanique de structures composites en utilisant une méthode d'homogénéisation dynamique d'ordre supérieur qui intègre les effets de micro-inertie. Nous calculons la réponse effective statique longitudinale à gradient d’ordre supérieur, en quantifiant la différence relative par rapport à la formulation classique de type Cauchy qui repose sur le premier gradient du déplacement. Nous analysons ensuite les propriétés de propagation d’ondes longitudinales en termes de fréquence propre de composites, en tenant compte de la contribution de la micro-inertie. La longueur interne joue un rôle crucial dans les contributions de micro-inertie avec un effet substantiel pour les faibles valeurs de longueur interne, et qui correspond à une large gamme de matériaux utilisés en ingénierie des structures. La méthode d’homogénéisation développée montre un effet de taille important pour les modules élastiques homogénéisés d’ordre supérieur. Par conséquent, nous développons une formulation indépendante de la taille qui est basée sur des termes de correction liée aux moment quadratique. Dans ce contexte, on analyse l’influence des termes de correction sur le comportement statique et dynamique de composites à inclusion<br>A discrete dynamic approach (DDM) is developed in the context of beam mechanics to calculate the dispersion characteristics of periodic structures. Subsequently, based on this dynamical beam formulation, we calculate the dispersion characteristics of one-dimensional and two-dimensional periodic media. A sufficiently high order development of the forces and moments of the structural elements is necessary to accurately describe the propagation modes of higher order. These results show that the calculations of the dispersion characteristics of structural systems can be approached with good accuracy by the dynamics of the discrete elements. Besides, non-classical behaviors can be captured not only by higher order expansion but also by higher gradient formulations. To that scope, we develop a higher gradient dynamic homogenization method with micro-inertia effects. Using this formulation, we compute the macroscopic constitutive parameters up to the second gradient, using two distinct approaches, namely Hamilton’s principle and a total internal energy formulation. We analyze the sensitivity of the second gradient constitutive terms on the inner material and geometric parameters for the case of composite materials made of a periodic, layered microstructure. Moreover, we show that the formulations based on the total internal energy taking into account higher order gradient terms give the best description of wave propagation through the composite. We analyze the higher order and micro-inertia contributions on the mechanical behavior of composite structures by calculating the effective static and dynamic properties of composite beams using a higher order dynamic homogenization method. We compute the effective longitudinal static response with higher order gradient, by quantifying the relative difference compared to the classical formulation of Cauchy type, which is based on the first gradient of displacement. We then analyze the propagation properties of longitudinal waves in terms of the natural frequency of composite structural elements, taking into account the contribution of micro-inertia. The internal length plays a crucial role in the contributions of micro-inertia, which is particularly significant for low internal length values, therefore for a wide range of materials used in structural engineering. The developed method shows an important size effect for the higher gradients, and to remove these effects correction terms have been incorporated which are related to the quadratic moment of inertia. We analyze in this context the influence of the correction terms on the static and dynamic behavior of composites with a central inclusion
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Le, Tien-Phu. "Auscultation dynamique des structures à l'aide de l'analyse continue en ondelettes." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000640.
Full textAbstract:
On étudie l'application de l'analyse continue en ondelettes à l'auscultation dynamique des structures à partir des réponses transitoires sous excitations imparfaitement connues (choc, ambiante...). L'outil numérique de la transformation continue en ondelettes est établi. Il est fondé sur l'ondelette mère (Morlet ou Cauchy) et sur un paramètre la caractérisant: le facteur Q de qualité du filtre. Il permet d'extraire les amplitudes et les fréquences instantanées contenues dans le signal. Un domaine du plan temps-fréquence où l'effet de bords est négligeable, et un encadrement de Q sont déterminés. Le traitement du signal réel modulé en amplitude et en fréquence par l'outil proposé facilite l'identification modale des structures (linéaires et non-linéaires) et permet une amélioration de la méthode impact-écho. Une procédure adaptée à chaque application est détaillée. Les résultats obtenus à partir des tests numériques et réels montrent l'efficacité de la méthode.