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Дисертації з теми "Dynamique du contact non-Régulière"
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Cadoux, Florent. "Optimisation et analyse convexe pour la dynamique non-régulière." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10231.
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L'objectif de ce travail est de proposer une nouvelle approche pour la résolution du problème de contact unilatéral avec frottement de Coulomb tridimensionnel en mécanique des solides. On s'intéresse à des systèmes dynamiques composés de plusieurs corps possédant un nombre fini de degrés de liberté: rigides, ou déformables qui sont des approximations spatiales de modèles continus. Le frottement entre les corps est modélisé en utilisant une formulation classique de la loi de Coulomb. Après discrétisation en temps (ou approximation quasi-statique), on obtient à chaque pas de temps un problème contenant des équations de complémentarité sur un produit de cônes du second ordre, et d'autres équations. Plusieurs méthodes de résolution ont été proposées pour différentes formulations équivalentes de ce problème, en particulier par Moreau, Alart et Curnier, et De Saxcé. En considérant les équations de complémentarité comme celles des conditions d'optimalité (KKT) d'un problème d'optimisation, on propose une reformulation équivalente nouvelle sous forme d'un problème de minimisation paramétrique convexe couplé avec un problème de point fixe. Grâce à ce point de vue, on démontre l'existence de solutions sous une hypothèse assez faible, et vérifiable en pratique. De plus, on peut souvent calculer effectivement l'une de ces solutions en résolvant numériquement l'équation de point fixe. Les performances de cette approche sont comparées à celles des méthodes existantesThe aim of this work is to propose a new approach to the solution of 3D unilateral contact problems with Coulomb friction in solid mechanics. We consider dynamical systems composed of several bodies with a finite number of degrees of freedom: rigid bodies, or deformable bodies which are spatial approximations of continuous models. Friction between bodies is modelled using a classical formulation of Coulomb's law. After time discretization (or quasi-static approximation), we get at each time step a problem containing complementarity equations posed on a product of second order cones, plus other equations. Several methods have been proposed in the literature for different equivalent formulations of this problem, in particular by Moreau, Alart and Curnier, and De Saxcé. Considering the complementarity equations as optimality conditions (KKT) of an optimization problem, we propose a new equivalent reformulation as a parametric convex minimization problem coupled with a fixed point problem. Thanks to this viewpoint, we prove the existence of solutions under a quite mild assumption which can be checked in practice. Moreover, we can practically compute one of these solutions by solving numerically the fixed point equation. The performance of this approach is compared with existing methods
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Cadoux, Florent. "Optimisation et analyse convexe pour la dynamique non-régulière." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440798.
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L'objectif de ce travail est de proposer une nouvelle approche pour la résolution du problème de contact unilatéral avec frottement de Coulomb tridimensionnel en mécanique des solides. On s'intéresse à des systèmes dynamiques composés de plusieurs corps possédant un nombre fini de degrés de liberté: rigides, ou déformables qui sont des approximations spatiales de modèles continus. Le frottement entre les corps est modélisé en utilisant une formulation classique de la loi de Coulomb. Après discrétisation en temps (ou approximation quasi-statique), on obtient à chaque pas de temps un problème contenant des équations de complémentarité sur un produit de cônes du second ordre, et d'autres équations. Plusieurs méthodes de résolution ont été proposées pour différentes formulations équivalentes de ce problème, en particulier par Moreau, Alart et Curnier, et De Saxcé. En considérant les équations de complémentarité comme celles des conditions d'optimalité (KKT) d'un problème d'optimisation, on propose une reformulation équivalente nouvelle sous forme d'un problème de minimisation paramétrique convexe couplé avec un problème de point fixe. Grâce à ce point de vue, on démontre l'existence de solutions sous une hypothèse assez faible, et vérifiable en pratique. De plus, on peut souvent calculer effectivement l'une de ces solutions en résolvant numériquement l'équation de point fixe. Les performances de cette approche sont comparées à celles des méthodes existantes.
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Jebrane, Aissam. "Modélisation du mouvement d'une foule via la théorie de la dynamique non régulière des solides." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1062.
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Ce travail concerne la modélisation du mouvement des piétons via l’approche non régulière du contact dynamique des solides rigides et déformables. Une reformulation de cette approche est proposée en accord avec le formalisme de M.Frémond et celui de J.J.Moreau. L’approche proposée est basée sur la notion de percussion qui est l’intégrale de la force de contact au cours de la durée de la collision. Contrairement aux modèles classiques d’éléments discrets, il est supposé que les percussions ne peuvent être exprimées qu’en fonction de la vitesse avant l’impact. Cette hypothèse est vérifiée pour des lois de comportement classiques de la collision. Les équations de mouvement sont ensuite reformulées en tenant compte de multiples collisions simultanées. L’existence et l’unicité de la solution du nouveau modèle sont discutées en fonction de la régularité des forces (densité de Lebesgue apparaissant au cours de l’évolution régulière du système) et la régularité des percussions (Dirac-densité décrivant la collision). A la lumière des principes de la thermodynamique, une condition sur la percussion interne assurant que la collision est thermodynamiquement admissible, est établi. L’application aux collisions de disques rigides et à l’écoulement dans un sablier en forme d'entonnoir est présentée. L’approche est étendue au mouvement de la foule, en effet ; la circulation des piétons à travers les goulets d’étranglement est étudiée. Une analyse de sensibilité est effectuée pour étudier l’effet des paramètres d’un modèle de mouvement de foule discret 2D sur la nature des collisions et des temps d’évacuation des piétons. Nous avons identifié les paramètres qui régissent une collision de type piéton-piéton et étudié leurs effets sur le temps d'évacuation. Puis une expérience d’évacuation d’une salle avec une sortie de goulot d’étranglement est introduite et sa configuration est utilisée pour les simulations numériques. La question de l’estimation des forces de contact et de la pression générée dans une foule en mouvement est abordée à la fois d’un point de vue discret (un piéton est assimilé à un disque rigide) et continue (la foule est considérée comme un solide déformable). Une comparaison entre le modèle microscopique du second ordre (modèle discret 2D) et l’approche continue est présentée. Les forces de contact sont rigoureusement définies en tenant compte des contacts multiples et simultanés et le non chevauchement entre piétons. Nous montrons que pour une foule dense les percussions (saut de la quantité de mouvement correspondant au contact instantané) deviennent des forces de contact. Pour l’approche continue, la pression est calculée en fonction des contraintes volumiques et surfaciques. Et tenant compte les interactions non locales entre les piétons. Afin de rendre l’approche plus efficace, nous avons modélisé chaque piéton par un solide déformable, le cas unidimensionnel est étudié, une comparaison avec le cas discret est présentée pour un exemple d’écrasement d’une chaîne de piétons dans un obstacle fixe. La solution analytique des équations de contact est développée ce qui permet une calibration de paramètres du modèle et une étude asymptotique des solutions. La théorie non-régulière de la dynamique de solides déformables permet de calculer la vitesse réelle de la foule en tant qu’un milieu continu en tenant compte des interactions avec l’environnement et de la vitesse souhaitée. Une représentation macroscopique donnée par un problème couplé d’équations hyperbolique et elliptique. Une équation hyperbolique décrivant l’évolution de la densité de la foule dont la vitesse est calculée une équation elliptique, celle de l’évolution d’un solide déformable. Un résultat d’existence et unicité est développé concernant l’existence et l’unicité de la solution du problème couplé et la stabilité par rapport à la condition initiale et les conditions aux limitesThis work concerns the modeling of pedestrian movement inspired by the non-smooth dynamics approach for the rigid and deformable solids. Firstly, a reformulation of the non-smooth approaches of M.Frémond and J.J.Moreau for rigid body dynamics is developed. The proposed theory relies on the notion of percussion which is the integral of the contact force during the duration of the collision. Contrary to classical discrete element models, it is here assumed that percussions can be only expressed as a function of the velocity before the impact. This assumption is checked for the usual mechanical constitutive laws for collisions. Motion equations are then reformulated taking into account simultaneous collisions of solids. The existence and uniqueness of the solution of the proposed model are discussed according to the regularity of both the forces (Lebesgue-density occurring during the regular evolution of the system) and the percussions (Dirac-density describing the collision). A condition on the internal percussion assuring that the collision is thermodynamically admissible is established. An application to the collision of rigid disks and the flow in a funnel-shaped hourglass is presented. The approach is extended to crowd motion, indeed; the circulation of pedestrians through the bottlenecks is studied and deals with to optimize evacuation and improve the design of pedestrian facilities. A sensitivity analysis is performed to study the effect of the parameters of a 2D discrete crowd movement model on the nature of pedestrian’s collision and on evacuation times. The question of estimation of contact forces and the pressure generated in a moving crowd is approached both from a discrete and continues point of view. A comparison between the second-order microscopic model (2D discrete model) and the continues approaches is presented. Contact forces are rigorously defined taking into account multiple, simultaneous contact and the non-overlapping condition between pedestrians. We show that for a dense crowd the percussions (moment umjump corresponding to instantaneous contact) become contact forces. For continuous approach, the pressure is calculated according to volume and surface constraints. This approach makes it possible to retain an admissible right-velocity (after impact), including both the non local interactions (at a distance interactions) between non neighbor pedestrians and the choice of displacement strategy of each pedestrian. Finally, two applications are presented : a one-dimensional simulation of an aligned pedestrian chain crashing into an obstacle, and a two-dimensional simulation corresponding to the evacuation of a room. In order to make the approach more efficient, we modeled each pedestrian with a deformable solid, the unidimensional case is studied a comparison with the discreet case is presented that corresponding to a crash of a pedestrian chain in a fixed obstacle is treated. The analytical solution of contact equations is developed for both approaches. This allows to calibrate the model parameters and offers an asymptotic study of the solutions. The non-smooth theory of deformable solids makes it possible to calculate the current velocity of the crowd as a continuous medium taking into account the interactions with the environment and their desired velocity. a macroscopic representation is developed through Hyperbolic – Elliptic Equations. indded;the crowd is described by its density whose evolution is given by a non local balance law. the current velocity involved in the equation is given by the collision equation of a deformable solid with a rigid plane. Firstly, we prove the well posedness of balance laws with a non smooth ux and function source in bounded domains, the existence of a weak entropic solution, it’s uniqueness and stability with respect to the initial datum and of the boundary datum. an application to crowdmodeling is presented
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Larousse, Paul. "Modélisation d'interface endommageable en dynamique explicite dédiée au démoulage de pneumatiques." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2024. http://www.theses.fr/2024ISAL0098.
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Le pneumatique est un produit complexe soumis à de nombreuses contraintes. Il doit répondre à un compromis entre coût, performance, sécurité et recyclabilité. Il est formé d'une multitude de couches composées de différents matériaux entraînant des comportements complexes à étudier. Ainsi, le choix de la simulation numérique s’impose, permettant notamment l’étude de nombreux scénarios. Elle permet d'étudier l'impact de chaque étape de fabrication, et notamment celle du démoulage, qui a inspiré cette thèse. Ce problème non-régulier est associé à du contact et de l'endommagement, modélisés à l’aide de modèle de zones cohésives, et à de la dynamique rapide, phénomènes rarement combinés ensemble en simulation. Le problème à résoudre étant en dynamique transitoire, le choix d’un intégrateur temporel explicite s’impose. L'idée ici est d'utiliser un schéma explicite symplectique possédant ainsi de bonnes propriétés énergétiques en vérifiant les équations de conservation discrètes. Basé sur des travaux antérieurs, le choix est porté sur le schéma explicite CD-Lagrange. Ainsi, l'étude se concentre sur l'interface de contact entre un solide déformable, et un solide rigide. Une méthode pour résoudre en dynamique des problèmes d’interface est présentée. Un cadre thermodynamique et explicite de résolution est alors proposé, avec un traitement local des non-linéarités et des non-régularités conduisant à un algorithme de résolution "matrix-free". Les formulations sont basées sur le cadre thermodynamique des matériaux standards généralisés et de la mécanique non régulière. Ensuite, l'accent est mis sur les lois d'évolution thermodynamique en étudiant la non-localité temporelle pour limiter la localisation de l’endommagement sur l’interface. Des modèles à effet retard sont alors introduits. L'aspect modulaire de la résolution proposée est montré, avec l’application de plusieurs lois d’interface et de comportement volumique. L'application à des problèmes en grandes transformations est également fournie. Enfin, la faisabilité de l'approche est mise en évidence par son intégration dans un code semi-industriel, MEF++The tire is a complex product subjected to numerous constraints, and the designer must find a compromise between cost, performance, safety and recyclability. It is composed of a multitude of overlayed layers of different materials, resulting in complex behaviors. Thus, numerical simulation is an obvious choice by allowing the study of a wide range of scenarios. It enables to study the impact of each manufacturing step, and in particular the unmolding tire process, which inspired this thesis. This non-regular problem is associated to contact and damage, described by a cohesive zone model, with fast dynamics phenomena, rarely combined together in simulation. Since the problem is a transient dynamics one, the choice of an explicit time integrator is natural. The proposed idea here is the use of an explicit symplectic scheme providing by definition good energy properties and discrete equations conservation. Based on previous work, the explicit CD-Lagrange scheme is chosen. Thus, the study is focused on the contact interface between a deformable solid and a rigid one. A method for solving interface problems in dynamics is presented. A thermodynamic and explicit resolution framework is then proposed, with local treatment of non-linearities and non-regularities leading to a matrix-free resolution algorithm. Formulations are based on the thermodynamic framework of generalized standard materials and non-regular mechanics. Next, the focus is set on the thermodynamic evolution laws by studying temporal non-locality in order to limit the damage localization on the interface. Delayed-effect models are then introduced. The modular aspect of the proposed resolution is shown, with application of several interface laws and bulk behaviors. Application to large transformation contact problems is also provided. Finally, the feasibility of the approach is demonstrated by its integration into a semi-industrial code, MEF++
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Tran, Thierry. "Programmation graphique interactive de tâches non répétitives de manipulation au contact." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30223.
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Les travaux exposes dans cette these portent sur le developpement d'outils theoriques et pratiques pour la programmation et la realisation de taches de manipulation par un systeme robotise. Ils s'appliquent a des taches non repetitives et complexes, ou le robot se trouve en interaction directe avec un environnement evolutif et non specifique. Une plus grande ergonomie dans la programmation de ces taches y est aussi recherchee. L'auteur propose, dans cette optique, un outil flexible et performant de generation de trajectoire, pour une structure mecanique contrainte, composee de corps polyedriques. Il repose sur un formalisme tres general. La representation de la tache se fait sous forme de graphe a partir duquel est calcule un modele lineaire numerique. Sa resolution permet le traitement de taches incompletement specifiees, sur-contraintes ou meme incompatibles. Cette methodologie est appliquee au calcul des mouvements d'objets soumis a des contraintes de contact. Un contact est ainsi decrit de maniere naturelle en terme de relations entre entites geometriques (point, droite, plan). Une gestion methodique de chaque type de contact permet un traitement automatique de la tache, avec un calcul quasi-immediat de la trajectoire. Une deuxieme application est presentee qui traite sous la meme approche des problemes de calibrage et de repositionnement d'un objet dans l'environnement. Le travail se termine par le developpement d'un environnement de programmation graphique interactif, dedie a la commande d'un robot manipulateur, et offrant un haut niveau de description des taches. Des exemples d'applications sont presentes en fin de memoire
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Filippis, Hugo de. "Dynamique non linéaire du contact inter-aubes de turbine : caractérisation expérimentale et simulation numérique." Electronic Thesis or Diss., Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2023. http://www.theses.fr/2023ECDL0056.
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Dans la perspective d’une amélioration des performances et de l’efficacité de la génération future des turboréacteurs, et afin de respecter les réglementations environnementales évolutives concernant les pollutions diverses émises par ces machines, les industriels du secteur de l’aéronautique cherchent des solutions technologiques adaptées. Parmi l’ensemble des pistes étudiées par les fabricants, l’augmentation de la vitesse de rotation de la turbine basse pression au sein du turboréacteur est envisagée pour augmenter le rendement global, en contrepartie du renforcement des phénomènes vibratoires complexes, dont il est nécessaire de maîtriser en phase de conception. En effet, la turbine basse pression qui compose les turboréacteurs de la génération LEAP a la particularité d’être constituée d’un assemblage d’aubes dont la géométrie intègre un talon à l’extrémité supérieure de celles-ci. L’ensemble des talons vient alors s’emboîter les uns avec les autres lors du montage des aubes sur le disque, appliquant de ce fait une précharge statique sur celles-ci, grâce à un angle de prétorsion prévu dès la phase de conception. La fonctionnalité de ce talon est double : d’une part il sert à garantir l’étanchéité de la veine aérodynamique en limitant les pertes fluides du flux d’air traversant les aubes, et d’autre part il introduit un amortissement par frottement par le biais du contact entre les talons des aubes fixées sur le disque, permettant ainsi de réduire l’amplitude de vibration de celles-ci. L’objectif de cette thèse est alors de pouvoir reproduire le comportement dynamique non-linéaire d’une aube de turbine basse pression sur un modèle numérique, et de valider les résultats obtenus à l’aide d’un banc d’essai expérimental académique. Pour ce faire, une étude bibliographique est menée afin d’établir un état de l’art des bancs d’essai expérimentaux existant, leurs spécificités, les observations réalisées, le matériel employé, etc., afin de positionner par rapport à la littérature le banc d’essai académique conçu dans le cadre de cette thèse, compte-tenu des spécifications souhaitées. Une fois la conception et la fabrication du banc d’essai abouties, des essais préliminaires nécessaires au déverminage de celui-ci sont réalisés, notamment des analyses modales des aubes ainsi que des essais de torsion pour la calibration de jauges de déformation afin de mesurer la précharge statique lors de l’assemblage des aubes sur le banc d’essai. Des réponses forcées sur la plage de fréquence du premier mode de flexion de la structure ont été réalisées à l’aide d’une excitation par un sinus pas à pas pour différence configurations de précharge statique. De même, la construction du modèle numérique ainsi que la réalisation de calculs de réponses fréquentielles non-linéaires implique la compréhension et le maniement de méthodologies spécifiques, notamment pour traiter les forces non-linéaires liées au contact avec frottement entre les talons des aubes. Par ailleurs, une problématique supplémentaire, intrinsèque à la construction du modèle éléments finis reproduisant la précharge statique par prétorsion des aubes, est la non-coïncidence des maillages des interfaces de contact, nécessitant dans un premier temps de les contraindre pour les rendre suffisamment réguliers afin de conserver la construction d’éléments de contact nœud à nœud. Dans un second temps, une méthode permettant de traiter cette problématique est proposée, à partir d’une courte bibliographie et en prenant en compte les différentes méthodologies de calcul, des réponses fréquentielles supplémentaires sont alors calculéesWith a view of improving the performance and efficiency of the future generation of turbojet engines, and in order to comply with evolving environmental regulations concerning the various pollutants emitted by these machines, aerospace manufacturers are looking for suitable technological solutions. Among all the avenues studied by the manufacturers, increasing the rotational speed of the low-pressure turbine within the turbojet engine is envisaged to increase overall efficiency, in return for the reinforcement of complex vibratory phenomena which need to be taken into account during the design phase. In fact, the low-pressure turbine used in the LEAP generation of jet engines has the particularity of being made up of an assembly of blades whose geometry incorporates a shroud at the upper end of them. All the shrouds interlock with each other when the blades are mounted on the disc, thereby applying a static pre-load to the blades, thanks to a pre-twist angle provided for at the design stage. The function of this shroud is twofold: on the one hand, it serves to guarantee the tightness of the airfoil by limiting the fluid losses of th airflow passing through the blades, and on the other hand, it introduces frictional damping through contact between each blade fixed on the disc, thus reducing their vibration amplitude. The aim of this thesis is to reproduce the non-linear dynamic behavior of a low-pressure turbine blade on a numerical model, and to validate the results obtained using an academic experimental test bench. To this end, a bibliographical study is carried out to establish the state of the art of existing experimental test benches, their specific features, the observations made, the equipment used, etc., in order to position the academic test bench designed as part of this thesis in relation to the literature, taking into account the desired specifications. Once the design and manufacture of the test bench have been completed, the preliminary tests required for its debugging are carried out, including modal analysis of the blades and torsion tests for the calibration of strain gauges to measure the static pre-load when the blades are assembled on the test bench. Forced responses over the frequency range of the structure’s first bending mode have been achieved using step sinus excitation for different static pre-load configurations. Similarly, building the numerical model and calculating non-linear frequency responses requires an understanding and handling of specific methodologies, particularly for dealing with the non-linear forces associated with the frictional contact between the blades shrouds. An additional problem, intrinsic to the construction of the finite element model reproducing the static pre-loading by blade pre-twisting, is the non-coincidence of the meshes of the contact interfaces, necessitating firstly to constrain them to make them sufficiently regular in order to preserve the construction of node-to-node contact elements. Secondly, a method for dealing with this problem is proposed, based on a short bibliography, and taking into account the various calculation methodologies, additional frequency responses are then calculated
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Dia, Seydou. "Modélisation d'un contact dynamique non-linéaire : application au développement et à l'optimisation de modalsens." Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00683067.
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La tribologie et l'analyse non-linéaire du signal est le sujet de mon travail de thèse. Dans la nature, les phénomènes linéaires sont l'exception ; rares sont les systèmes réels qui obéissent exclusivement à des lois linéaires. A l'opposée, les non-linéarités sont impliquées dans tous les processus naturels (réactions chimiques, mécanique, économie, etc.). Les systèmes frottant en sont un des exemples les plus courants, avec des applications très variées. Dans les systèmes de freinage, le frottement se trouve être à l'origine de nombreux problèmes d'instabilités. Les types d'instabilités auxquelles on a affaire dans ce cas sont celles des vibrations induites par le frottement. C'est justement sur ces instabilités que repose le principe Modalsens; un capteur- une lamelle- vient frotter sur un échantillon et ce frottement génère la vibration de celui-ci : le post-traitement par analyse de Fourier du signal vibratoire permet de distinguer des composantes liées au relief, au frottement et à la compressibilité des aspérités. Dans le cas de la méthode Modalsens, l'analyse de Fourier, qui est un outil linéaire, agit comme des lunettes aux travers desquelles est observé le signal et qui filtrerait toutes les composantes non-linéaires. Notre contribution s'inscrit dans cette optique: mettre en place une méthode performante d'analyse non-linéaire pour permettre de mieux appréhender l'analyse du comportement dynamique de Modalsens et de dégager de nouveaux estimateurs pour la caractérisation des surfaces textiles. Partant de là, les résultats obtenus nous serviront à proposer une modélisation du contact sur matériaux fibreux.
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Charles, Alexandre. "Dynamique des systèmes de solides rigides avec impacts et frottement." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4738/document.
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Avec en perspective l’application à la robotique ou à l’étude des milieux granulaires, nous discutons la formulation des problèmes de contacts avec frottement en dynamique et pour les systèmes constitués de solides rigides. L’approche usuelle est event driven et ne permet pas d’écrire de manière systématique un problème d’évolution. Ceci a motivé l’émergence d’une nouvelle approche dans le cas sans frottement que nous généralisons au cas avec frottement. Suivant le point de vue de Lagrange sur l’équation de la dynamique, nous mettons en exergue l’usage systématique des puissances virtuelles et de la dualité. Ce parti-pris suggère de mettre l’accent sur l’effort généralisé de réaction dans la formulation et non sur les forces de réactions locales dans le monde réel, comme il est usuel. Ce point de vue permet d’échapper à des pathologies connues sous le nom de paradoxe de PainlevéIn the view of robotics or granular media mechanics, we question the statement of the dynamical evolution problem for multibody systems with contacts and friction. The usual approach is event driven and does not allow to state an evolution problem in a systematic way. This matter of fact gave rise to a new approach in the frictionless case we generalize to the case with friction. Sticking to the point of view of Lagrange on the equation of the dynamics, we emphasize the systematic use of virtual powers and duality. This bias suggests to put emphasis on generalized reaction forces in the statement of the evolution problem and not on local reaction forces of the real world, as it is usual in practice. This point of view allows to escape from pathologies known as Painlevé paradox
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Duran, Celio. "Modélisation du comportement dynamique non-linéaire et transitoire de turbomoteur avec multitouches rotor/stator." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0144.
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Cette thèse traite de la dynamique non-linéaire multi-contact des ensembles rotor/stator et s’applique en particulier aux tur-bomoteurs d’hélicoptère conçus par Turboméca, groupe Safran. L’amélioration des performances des turbines à gaz pousse les constructeurs à réduire les jeux fonctionnels rotor-stator no-tamment, tout en garantissant robustesse et fiabilité. Cela nécessite de développer des modèles les plus précis possible afin de prévoir et maîtriser des situations à risques telles que les interactions rotor/stator entre les parties fixes et tournantes déclen-chées principalement, dans le cas des turbomoteurs d’hélicoptère, par la perte d’aubes. La partie 1 présente une synthèse bibliographique des principaux phénomènes physiques rencontrés suite à une touche ro-tor/stator en s’appuyant sur l’expérimentation et le calcul. Un bilan sur les différents modèles numériques de gestion du con-tact frottant est détaillé. La dualité entre méthodes temporelles et fréquentielles est aussi abordée comme la méthode de la ba-lance harmonique et les schémas d’intégration temporelle de la famille de Newmark. Il est aussi décrit deux outils d’analyse fréquentielle : le spectrogramme pour analyser l’évolution d’un spectre fréquentiel dans le temps, le full-spectrum pour pren-dre en compte les précessions du rotor. La partie 2 se focalise sur des systèmes dynamiques académiques : un oscillateur forcé à double butées, un rotor de Jeffcott et un rotor à 3 disques avec tous deux une interaction disque/carter. Compte tenu du caractère transitoire du comportement des turbomoteurs, il s’agit de tester des méthodes d’intégration temporelle pas à pas et aussi des lois de contact. Il en ressort que la méthode de Newmark à accélération moyenne, et les lois de contact type « pénalité amortie » combinées à une régularisation de la raideur et de l’amortissement par une fonction arc tangente sont pertinentes. La modélisation de rotor en flexion en ré-gime transitoire et avec plusieurs touches possibles est réalisée avec la méthode des éléments finis et l’intégration des mé-thodes et techniques précédentes. L’ensemble de la modélisation est mise en œuvre sous l’environnement Matlab et se traduit au final par un logiciel nommé ToRoS (Touche Rotor-Stator). Le turbomoteur de l’Ardiden 1H fait l’objet de la dernière partie. Le logiciel ToRoS développé est utilisé pour prévoir la dyna-mique transitoire de sa turbine libre soumise à de multiples touches, consécutifs à un départ d’aubes. Les lois de contacts ap-pliquées dépendent du type de contact : disque/carter, labyrinthe/stator, palier/butée. Durant la descente en vitesse, la ligne d’arbre adopte, en fonction du niveau de balourd, de la vitesse de rotation, des paramètres du contact et du frottement, un comportement avec un contact quasi-permanent en précession directeThis PhD thesis deals with the nonlinear transient dynamic response of rotor/stator assemblies in the case of multi-contacts, it is applied on Turbomeca’s helicopter turbo-engine. In order to improve gas turbine performances, constructors have to reduce rotor/stator clearances, while continuing to maintain component’s reliability, durability and safety. It implies the development of models to predict and control unsafe situations as, rotor/stator interactions between fixed and rotating parts, mainly triggered by a blade-loss in helicopters turbo-engine case. The first part of this document is concerned with a bibliographical summary of the main physical phenomena observed after a rotor/stator interaction, this is supported by experiments and numerical calculations. A review of the various sliding contact numerical models is presented. The duality between time and/or frequency simulation response methods as, harmonic balance method vs Newmark time integration scheme is discussed. Then two numerical tools for frequency domain analysis are described: the spectrogram to analyze frequency spectrum as a function of the time, the full-spectrum for analyzing the rotor whirl motions. The second part is focused on the time response simulation of some academic systems: an excited oscillator with two end-stops, a Jeffcott rotor and finally a 3 disks rotor both subjected to disk/casing interactions. Given the transient behavior exhibited by turbo-engine rotors following a rotor/stator contact, the purpose is to test several step-by-step time integration scheme combined with different contact laws. This analysis has shown that the Newmark scheme with constant acceleration used with damped contact penalty laws combined to stiffness and damping coefficients smoothed by arctangent functions are relevant. The rotor bending modeling during transient motion considering possible multi-contacts with the stator is realized using the finite element method and the previously reviewed contact modeling methods. The simulation is implemented under Matlab environment and is named ToRoS. (Rotor/Stator Touch). Finally, the developed modeling is applied to the Ardiden 1H turbo-engine. The ToRoS software is used to predict the transient dynamic response of the free power turbine subjected to multi-contacts, after a sudden blade-loss which is modeled by a sudden unbalance. Contact laws are applied and depend on contact type and location: disk/casing, seals, thrust bearing. Depending on the mass unbalance level, the speed of rotation, the contact and friction parameters, the rotor can be in a quasi-permanent contact state in forward whirl while the rotation speed is running-down
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Acary, Vincent. "Contribution à la modélisation mécanique et numérique des édifices maçonnés." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00163767.
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Du point de son comportement mécanique, la maçonnerie apparaît comme un géomatériau quasi-fragile composite, caractérisé par la coexistence de trois échelles d'études (macroscopique, mésocopique et microscopique) et deux comportements intimement couplés, l'endommagement fragile et la plasticité non-associée. Suite à une revue bibliographique étendue des nombreuses modélisations déjà proposées (approche macroscopique phénoménologique, approche micromécanique, analyse multi-échelle), il semble que deux points importants restent encore difficiles à traiter : la prise en compte de la structure de l'appareil et la localisation de la déformation liée au caractère adoucissant et non-associé des comportements. Afin de répondre à ces problèmes, une modélisation micromécanique discrète dans un cadre dynamique non-régulier a été proposée. La maçonnerie est vue comme un milieu divisé composé d'une collection de corps déformables reliés par des lois non-régulières. Le modèle de base pour les joints vifs, composé du contact unilatéral et du frottement de Coulomb est enrichi pour les joints de mortier par des modèles de zone cohésive, fragile ou à endommagement progressif. Le cadre numérique de cette modélisation s'appuie sur la méthode ``Non-Smooth Contact Dynamics'' apte à intégrer la dynamique non-régulière en présence de contraintes unilatérales et de frottement sec. Le comportement des corps est traité par des méthodes aux éléments finis adaptées au caractère discret des structures modélisées. Les lois non-régulières d'interfaces sont résolues quant à elles par des méthodes itératives dédiées aux problèmes de complémentarité de grande taille.
Enfin, une collaboration interdisciplinaire a été conduite avec les architectes et les archéologues du bâti pour mener à bien des études d'édifices monumentaux en utilisant la stéréophotogrammétrie numérique.
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Merlhiot, Xavier. "Une contribution algorithmique aux outils de simulation mécanique interactive pour la maquette numérique industrielle." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066746.
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Gruin, Marion. "Dynamique non-linéaire d'une roue de turbine Basse Pression soumise à des excitations structurales d'un turboréacteur." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00750011.
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La prise en compte des couplages dynamiques entre les différents organes constituant une turbomachine s'inscrit dans le processus d'optimisation des designs moteur. L'amélioration des performances des turboréacteurs passe souvent par l'utilisation d'architectures multi-rotors. Dans le contexte des moteurs avec une architecture bi-rotor, des résultats d'essais expérimentaux montrent qu'il est nécessaire de considérer, dès la conception, l'influence de la dynamique de l'arbre Haute Pression (HP) sur les aubages de l'arbre Basse Pression (BP). Dans ce cadre d'étude, un premier modèle simplifié de bi-rotor aubagé est développé dans le repère tournant lié au rotor BP. Ce modèle est composé de deux rotors modélisés par des équivalents poutres - masses - ressorts et d'une roue aubagée constituée d'aubes souples modélisées par des poutres encastrées sur un disque rigide. Desnon-linéarités de type jeu radial avec contact au niveau des paliers sont également considérées et la réponse des aubes soumises à des excitations multi-fréquentielles de type balourd BP et HP est analysée. La présence de non-linéarités dans le système conduit à mettre en oeuvre des algorithmes adaptés, basés sur des techniques de résolution dans le domaine fréquentiel avec l'évaluation des efforts non-linéaires dans le domaine temporel. Afin d'avoir une meilleure description de la dynamique de la roue aubagée, une méthode spécifique de couplage est proposée, permettant de coupler un modèle réduit de roue aubagée 3D à un modèle simplifié de bi-rotor. Une démarche adaptée à la modélisation de la roue aubagée en symétrie cyclique est implémentée afin de considérer des non-linéarités de type contact en tête d'aube. La méthode de couplage proposée est ensuite illustrée sur un exemple simple puis validée dans un cadre linéaire et non-linéaire. Enfin, cette méthode de couplage est appliquée au cas d'une structure industrielle, constituée d'un modèle d'ensemble simplifié représentatif d'un moteur et d'un modèle éléments finis d'une roue de turbine BP. Les résultats obtenus mettent en évidence le couplage entre la dynamique d'ensemble et la dynamique de la roue aubagée et permettent de prédire la réponse non-linéaire des aubes de turbine BP en présence d'une excitation multi-fréquentielle, dans des configurations de co-rotation et de contra-rotation.
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Catterou, Thomas. "Etude numérique et expérimentale du comportement dynamique non linéaire d'un réseau de tubes avec jeux : application aux faisceaux d'aiguilles combustibles RNR." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0443/document.
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Dans un assemblage combustible de réacteur à neutrons rapides, les aiguilles combustibles sont insérées en faisceau dans un tube hexagonal avec des jeux de montage. Lors de situations transitoires accidentelles de type séisme ou dans des phases de transport et de manutention des assemblages, les aiguilles sont donc susceptibles de se déplacer légèrement dans le faisceau et de s’entrechoquer les unes avec les autres, plusieurs centaines de milliers de contacts auront alors lieu dans le faisceau. L’objectif de cette thèse est de développer une méthode numérique capable simuler le comportement dynamique du faisceau avec jeu, afin d’évaluer les efforts de contact pour pouvoir dimensionner mécaniquement les aiguilles combustibles pour ce type de sollicitation. Le sodium n’est pas représenté, on s’intéresse donc ici au comportement de l’assemblage en air. Le comportement dynamique de l’aiguille a été étudié expérimentalement sur un banc d’essai spécialement conçu dans le cadre de cette thèse et il sera présenté dans un premier temps. L’analyse des essais de vibration libre a permis de mettre en évidence un amortissement non-linéaire dont la phénoménologie sera détaillée. La méthode numérique choisie sera ensuite décrite et comparée à des références analytiques et expérimentales, en particulier afin de justifier des critères de choix des paramètres numériques qui ont été identifiés. Enfin, on s’intéressera à la modélisation d’un assemblage combustible complet, avec différents types de représentation et à la comparaison des résultats à des essais de chocs ce qui conclura la présentationUnderstanding of phenomena taking place in a structure with multiple clearances is an industrial challenge. The fuel pellets in the SFR (Sodium-cooled Fast Reactor) prototype ASTRID are enclosed in small and long pins which form a bundle inside a hexagonal assembly. The assessment of stresses in the pins during dynamic loadings is essential for the safety studies of the project. Experimental tests on the test bed CARNAC have been conducted to understand the dynamical behavior of fuel pin with their pellets. Then a numerical model has been chosen to simulate the release of an assembly against a stop. The difficulty is to simulate the dynamical behavior of a structure with a huge number of internal contacts. Numerical method has been validated on a basic problem with a reference semi-analytical method. Simplified models of the pin bundle are created to understand dynamical phenomena of a multicontact system. Then, the whole assembly is modeled. Sub-structuring to accelerate computation and a precise contact law representative of the pin to pin contacts are used. Displacements, energy and contacts force are analyzed with or without clearance. Numerical results are confronted to a previous experiment made in the CEA and provide a very good fit. The average kinetic behavior of assembly is well approximated by a beam structure, if pins are linked. Contact forces are well assess with conservatism using simplified model of a pin row
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Pecile, Bérénice. "Modèle dynamique d'interaction véhicule-voie ferroviaire en présence de défauts géométriques sur les surfaces en contact." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0004/document.
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Les phénomènes dynamiques observés lors de la circulation des trains provoquent des nuisances, notamment sonores et vibratoires, qui sont amplifiées par la présence de défauts sur la roue et sur le rail. Pour les analyser, il est nécessaire de prédire avec robustesse le comportement dynamique des composants impliqués dans l’interaction véhicule-voie et donc de simuler les efforts de contact générés pour des interfaces non idéalisées.L’objectif de cette thèse est donc de proposer un modèle semi-analytique global compatible avec l’intégration de multiples défauts géométriques sur les surfaces en contact. Afin de simuler l’interaction véhicule-voie dans le domaine temporel et garantir une applicabilité en phase de dimensionnement, une attention particulière est portée sur le compromis entre la précision des résultats et les temps de calcul associés.Le modèle ainsi proposé est composé d’un demi-bogie, dont le comportement vertical est représenté par un ensemble de masses-ressorts-amortisseurs, circulant sur une voie ballastée. Cette dernière est assimilée à une poutre bi-appuyée, supportée périodiquement à l’emplacement des traverses. Ces deux systèmes sont couplés en contact grâce à une procédure Distributed Point Reacting Spring (DPRS) sous forme discrétisée.Une validation du modèle est, d’une part, proposée en considérant des travaux antérieurs dans le cas de géométries parfaites. D’autre part, de multiples combinaisons de défauts, localisés comme le méplat ou répartis comme l’usure ondulatoire, sont introduites dans la simulation. La variabilité spatiale, particulière au cas de l’écaillage, est modélisée par des champs aléatoiresThe appearance of dynamic phenomena during the running of train on track leads to issues such as noise and vibration pollution, which can be further amplified by the presence of defects on the treads. In order to analyze them, it is necessary to predict with reliability the dynamic behavior of the vehicle-track interaction components, in particular the contact forces produced by non perfect treads.The aim of this PhD thesis is to provide a semi-analytical vehicle-track interaction model able to take into account multiple defects on the surfaces in contact. In order to conduct simulations in the time-domain and ensure applicability in the sizing phase, a special attention is given on the compromise between the accuracy of the results and the simulation times.The proposed model is therefore composed of half a bogie running on a ballasted track. This latter is modeled by a pinned-pinned beam with periodic supports located at the sleepers while the vertical behavior of the bogie is given by masses, springs and dampers. These two models are coupled in contact by a discretized Distributed Point Reacting Spring (DPRS) procedure.A validation of the model, based on previous work, is firstly proposed for perfect treads. Then, multiple combinations of defects, either localised as wheelflat or spread as corrugation, are introduced in the simulation. The spatial variability, specific to shelling, is modeled by random fields
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Ragueneau, Quentin. "Méthodologie d'optimisation paramétrique appliquée à la dynamique vibratoire intégrant des non-linéarités localisées." Electronic Thesis or Diss., Paris, HESAM, 2024. http://www.theses.fr/2024HESAC014.
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L'analyse du comportement vibratoire est essentielle pour la conception optimale de certaines structures assemblées complexes. L'intégration de phénomènes non linéaires, en particulier aux interfaces entre les sous-structures, permet la réalisation de simulations numériques haute fidélité. Cependant, le coût de calcul rend inenvisageable l'utilisation de méthodes classiques d'optimisation paramétrique globale sur des structures non linéaires industrielles. L'objectif de ces travaux est d'étudier une stratégie complète permettant la conduite d'une optimisation paramétrique sous contraintes, en dynamique vibratoire, sur des structures industrielles présentant des non-linéarités localisées. La stratégie proposée repose principalement sur deux outils. D'abord, un solveur mécanique dédié basé sur la méthode de l'équilibrage harmonique et un processus de continuation par pseudo-longueur d'arc permet la réalisation des simulations en dynamique vibratoire. Ensuite, ce solveur mécanique est utilisé pour la construction et l'enrichissement d'un métamodèle de type processus gaussien au sein d'une démarche d'optimisation bayésienne afin de limiter le nombre d'appels au solveur. La stratégie est appliquée pour l'optimisation sans contraintes d'un oscillateur de Duffing puis pour l'optimisation sous contrainte d'un portique de levage présentant des non-linéarités de contact. Les résultats obtenus montrent les possibilités d'utilisation de la stratégie dans un contexte industrielVibration analysis can be critical for the optimal design of complex assembled structures. Integrating nonlinear phenomenon, especially at the interfaces between substructures, allows for high-fidelity numerical simulations. However, the computational cost makes it impractical to use classical global parametric optimization methods for industrial nonlinear structures. The work aims to study a comprehensive strategy for constrained parametric optimization applied to industrial vibrating structures exhibiting local nonlinearities. The proposed strategy mainly relies on two tools. First, a dedicated mechanical solver based on the Harmonic Balance Method and a pseudo-arclength continuation procedure is used for the dynamic simulations. Then, this mechanical solver is employed for the construction and enrichment of a Gaussian Process surrogate model within a Bayesian Optimization framework in order to limit the number of solver calls. The strategy is applied to unconstrained optimization of a Duffing oscillator and the constrained optimization of a gantry crane with contact nonlinearities. The results obtained suggest the feasibility of deploying the strategy in an industrial setting
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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.
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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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Nony, Laurent. "Analyse de la microscopie de force dynamique : application à l'étude de l'ADN." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008804.
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Ce travail concerne l'étude de molécules d'ADN avec un microscope à force atomique utilisé en « contact intermittent ». L'objectif poursuivi est de réaliser des mesures locales d'interaction et de mécanique sur une chaîne d'ADN. Le microscope est sensible aux forces d'interaction entre une pointe de dimension nanométrique et l'objet ou la surface à analyser. En mode dynamique, la pointe oscille au voisinage de la surface à des fréquences de quelques centaines de kilohertz et des amplitudes de l'ordre de la dizaine de nanomètres. Ce comportement peut devenir non-linéaire selon l'intensité de l'interaction et des conditions d'oscillation. Varier ces conditions en termes d'amplitude ou de fréquence constitue une opportunité de contrôler cette interaction. Nous mettons ainsi en évidence la possibilité d'imager une seule molécule d'ADN selon différents modes d'interaction : pur attractif, pur répulsif et un mélange des deux. Par ailleurs, le microscope de force dynamique n'est pleinement efficace que dans le cadre de la maîtrise de l'interaction de la pointe avec l'objet. La qualité de l'échantillon et celle de la pointe doivent être contrôlées à l'échelle des mesures. Des expériences préliminaires ont amené à retenir des substrats de silice greffés avec des molécules de silanes. Concernant les molécules d'ADN, trois types de séquences ont été étudiés. Une longue chaîne de 2500 paires de bases (pb) comportant une succession de séquences non périodique, une séquence de 450pb constituée d'Adénine sur un mono-brin et de Thymine sur le brin complémentaire et une chaîne de même longueur, mais constituée d'une alternance d'Adénine et de Thymine sur chaque mono-brin. Ces échantillons sont intéressants par la diversité des caractéristiques mécaniques attendues. L'exploitation expérimentale des différents régimes permet de révéler des informations géométriques, mécaniques et physico-chimiques sur les conformations des molécules.
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Di, Stasio Jean. "The CD-Lagrange scheme, a robust explicit time-integrator for impact dynamics : A new singular mass formulation, and an extension to deformable-deformable contact." Thesis, Lyon, 2021. http://www.theses.fr/2021LYSEI029.
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Les pneumatiques sont complexes à simuler car les matériaux y sont hétérogènes, incompressibles et non-linéaires. De plus la géométrie descend jusqu’à l’échelle millimétrique pour les sculptures de la bande de roulement, ce qui requiert un maillage fin. Le modèle éléments finis présente donc un grand nombre de degrés de liberté, reliés par des équations non-linéaires. En dynamique, la simulation est d’autant plus compliquée avec des chocs. Néanmoins elle est cruciale dans le processus de conception pneumatique, où elle apporte une meilleur compréhension de la physique ceci sans tests réels. Les schémas explicites rendent possible les simulations de chocs, car ils résolvent facilement les non-linéarités avec un coup calcul bas. Associés à une formulation de contact précise , ils forment des schémas robustes, précis et efficaces pour la dynamique non-linéaire avec impacts. Ce travail vise à choisir et un tel schéma, et l’améliorer pour la simulation de chocs sur pneumatiques.La première partie est un benchmark identifiant le schéma CD-Lagrange. L’intégration temporelle est réalisée par le schéma de la différence centrée, et le contact imposé par multiplicateurs de Lagrange sur la vitesse. Deux possibilités d’amélioration sont identifiées. La première est d’atteindre un impact conservatif, seul instant où le schéma n’est pas symplectique. La seconde amélioration est d’étendre la formulation au contact déformable-déformable.La deuxième partie vise à atteindre la conservation de l’énergie à l’impact en adaptant la méthode de la masse singulière au CD-Lagrange. Une première formulation 1D est construite. Elle démontre une amélioration majeure du bilan d’énergie. Deux formulations 3D sont ensuite explorées.La troisième partie introduit les méthodes mortier dans le CD-Lagrange. Elles permettent de traiter un contact déformable-déformable de manière robuste, même en présence de friction et de grands glissements. Une technique d’accélération est proposée pour résoudre le problème de contact, ceci sans perte de précisionTyres are complex structures to simulate. The materials are heterogeneous and incompressible with non-linear responses. The geometry goes to the millimetre scales for tread patterns. For a finite elements simulation a precise mesh is then required. The model has then a large number of degrees of freedom and non-linear material laws. In dynamics, the simulation becomes even more challenging especially with impacts. Nevertheless it is crucial in the tire design process because it brings a deeper comprehension of the tire and avoids test on real structures. The explicit time-integration make feasible the impact simulations. They handle easily the non-linearities with a very low computational cost for a time-step. Merged with a precise contact formulation, they form robust, accurate and efficient schemes for addressing impact simulations. This work aims to choose and improve an explicit scheme for non-linear dynamics with impacts. The first part is a benchmark for selecting a scheme and enhance its possibilities of improvement. The selected one is the CD-Lagrange: an explicit scheme based on central difference method, a contact enforcement by Lagrange multipliers, and a contact condition on velocity. Two mains improvements are identified and explored. Firstly, the energy conservation at impact would make the scheme symplectic for deformable bodies. Secondly the formulation must be enlarged to deformable–deformable contact. The second part aims then to achieve the conservation of energy by adapting the singular mass matrix to the CD-Lagrange. The formulation is firstly built in 1D, and shows a major improvement for the energy balance. Then two possible extensions are explored for the 3D cases. The third part presents the CD-Lagrange scheme with a mortar formulation for deformable-deformable contact. It handles with stability and accuracy large sliding and friction. An acceleration technique is proposed for solving the contact problem, without any loss of accuracy
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Nouira, Dorra. "Non-linear interactions between US waves and contact interface." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0262.
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Les dernières décennies ont été marquées par un intérêt accru pour les non-linéarités dues aux défauts localisés dans les solides (les fissures fermées par exemple) et aux interfaces de contact en général. En conséquence, un certain nombre de méthodes non-linéaires ont été développés pour la détection de ces défauts et caractérisation des interfaces de contact. Cependant, la compréhension des mécanismes physiques liés aux non-linéarités due contact reste limitée. Dans ce cadre, ce travail de thèse vise à étudier l'interaction non-linéaire entre une onde et une interface tout en intégrant plusieurs mécanismes liés au contact, afin de proposer, à terme, une méthode CND efficace pour la caractérisation des interfaces. L'étude de l'évolution du second harmonique pour caractériser ce type de défauts localisés et plus généralement les interfaces de contact sera au coeur de ce travail.L'interaction non-linéaire entre une onde longitudinale et une interface de contact est modélisée en combinant deux approches. L'une est basée sur des méthodes acoustiques et utilisée en traction, tandis que l'autre est basée sur l’analyse vibratoire structurelle et utilisée en compression. La première consiste à modéliser le contact avec une loi RCCM. L'étude propose une analyse détaillée du comportement de l'interface en traction tout en intégrant l'adhérence. Elle permet d'identifier les paramètres clés qui régissent la signature non-linéaire de la loi RCCM et ainsi permet de mieux comprendre la physique derrière cette interaction non-linéaire. La deuxième méthode, utilisée en compression, est basée sur un modèle de rigidité d'interface non-linéaire où la rigidité d'interface est décrite en fonction de la pression de contact nominale. L'étude consiste en une analyse numérique et expérimentale complémentaires de la composante non-linéaire de la réponse dynamique du système due à la présence d'interface de contact. Elle montre que la tendance de la rigidité à faibles pressions a un effet majeur sur la réponse non-linéaire des systèmes avec des interfaces de contact. Enfin, les lois de contact proposées en compression et traction sont combinées en une seule loi pour permettre une meilleure corrélation entre les différents mécanismes de contact en compression et en traction et donc une meilleure caractérisation de la réponse non-linéaire du système. Les résultats numériques sont prometteurs en vue de la caractérisation d'interfaces de contact à partir de la réponse non-linéaire du système excité par une source extérieure et applicables à la détection non-destructive de l’endommagementThe past decades have been marked by a significant increase in research interest in nonlinearities in cracked solids. As a result a number of different nonlinear methods have been developed for damage detection. However, there still limited understanding of physical mechanisms related to the various nonlinearities due to contacts. This thesis is addressed to study the nonlinear interaction between a wave and an interface while taking into account adhesion, in order to, eventually, propose an efficient NDT method for characterization of contact interfaces. The study of the second-harmonic evolution to characterize the damage will be the focus of this work. The nonlinear interaction between a longitudinal wave and a contact interface is considered in one-dimensional medium by using the Finite Elements method.Numerically, the contact interface is modelled by combining two approaches. One is based on acoustic methods and used in traction, while the other one is based on vibration methods and used in compression. The first one, consists in modelling the contact with an RCCM law. The study propose a detailed analysis on the interface behaviour in traction while taking into account the adhesion. It allows identifying the key parameters that govern the nonlinear signature of the RCCM contact law and so better understanding the interaction between a compression wave and a contact interface that exhibits adhesion in traction. The second one, used in compression, is based on a nonlinear interface stiffness model where the stiffness property of the contact interface is described as a function of the nominal contact pressure. The study consists in a complementary numerical and experimental analysis of nonlinear vibrational response due to the contact interface. It shows that the stiffness-pressure trend at lower pressures has a major effect on the nonlinear response of systems with contact interfaces.Finally, in order to exploit the proposed contact law defined in compression and traction, a strategy to identify the interface parameters during the interaction between a wave and an interface is proposed. The numerical results are promising in view of the characterization of contact interfaces
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Ponthus, Nicolas. "Contact sec glisssant sous faible charge : de la topographie des surfaces à la dynamique des solides de l'interface." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEC021/document.
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Cette thèse porte sur la dynamique, normale à l'interface, d'un contact sec en glissement stationnaire entre deux surfaces de topographies aléatoires, soumis à une faible charge normale. Dans ce contexte, le mouvement d'un patin sous son propre poids a été étudié expérimentalement. Des mesures par vibrométrie laser du déplacement et de la vitesse normale du patin ont confirmé que, lorsque la vitesse de glissement augmente, le patin transite entre un régime où le contact est permanent vers un régime dynamique où il subit décollements, chocs et rebonds.À basse vitesse, le mouvement normal résulte d'un filtrage géométrique des topographies. Les caractéristiques statistiques et spectrales de ce mouvement ont pu être décrites. Les influences de la rugosité, de la longueur de corrélation, de la largeur de bande du spectre de rugosité et de l'aire apparente de contact ont été identifiées et analysées. Ces résultats ont pu être reproduits par des modèles numériques, mais aussi analytiques en adaptant la théorie des valeurs extrêmes. Des modèles de type Bouncing Ball, dont l'excitation est supposée donnée par le processus de filtrage géométrique, ont également été mis en place. Ils reproduisent une large gamme d'observations en régime dynamique, de la transition aux vibro-impacts.Pour tester certaines hypothèses des modèles mis en place, un patin multi-voies original a été développé et a permis d'accéder à la localisation spatiale des micro-contacts transitoires entre surfaces antagonistes. On observe que les micro-contacts sont gouvernés par une longueur caractéristique à basse vitesse de glissement et par un temps caractéristique à haute vitesse. Les rotations du patin deviennent importantes à haute vitesse, modifiant la répartition des micro-contacts à la surface du patinThis PhD thesis addresses the issue of the dynamics, normal to the interface, of a dry steady-sliding contact between two random topographies under weak normal load. In this context, the motion of a slider under its own weight has been studied experimentally. Measurements, using a laser vibrometer, of the normal displacement and velocity of the slider confirm the existence of a transition, as the sliding speed increases, from a regime of permanent contact to a regime of lift-offs, shocks and rebounds.At low speed, the normal motion is due to a geometrical filtering of the topographies, the statistical and spectral properties of which have been described. The roles of the roughness, including its spectral breadth and correlation length, and of the apparent contact area have been identified and analyzed. Those results have been reproduced not only using numerical models, but also using analytical ones based on the extreme value theory. Bouncing-Ball-like models, the excitation of which is assumed to be given by the geometrical filtering, have also been implemented and match with a broad range of experimental observations in dynamical regime, from the transition to vibro-impacts.To test some of the hypothesis of the models, a new experimental multi-channel slider has been designed and has enabled access to the spatial localization of the transient micro-contacts between the antagonists surfaces. It has been shown that micro-contacts are governed by a characteristic length at low sliding speed and by a characteristic time at high speed. The rotational motion of the slider also increases with sliding speed, changing the micro-contact distribution along the surface of the slider
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El, Arem Saber. "Vibrations non-linéaires des structures fissurées : application aux rotors de turbines." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00325964.
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Dans ce travail de thèse, on s'intéresse à la réponse vibratoire d'un rotor affecté de fissures afin d'exhiber les paramètres vibratoires susceptibles de favoriser leur détection dans le cadre d'une procédure de surveillance. Dans un premier temps, les travaux expérimentaux, numériques et analytiques antérieurs effectués visant la modélisation de telles structures sont résumés et commentés. Puis la démarche de la prise en compte des effets de cisaillement dans la loi de comportement en flexion d'une section de rotor fissurée est présentée et est validée par des calculs tridimensionnels tenant compte du contact unilatéral entre les lèvres de fissure. La démarche est basée sur une formulation énergétique du problème et peut être appliquée à toute géométrie de fissure. L'exploration par voie numérique de la réponse d'un rotor fissuré est présentée dans le troisième chapitre de cette thèse. Différents systèmes dynamiques sont considérés. Les parties saines du rotor sont représentées part des éléments de type barre ou poutre, et la section fissurée par un ressort non-linéaire pour tenir compte du mécanisme de respiration de la fissure. Vers la fin de cette partie, on présente une méthode originale de construction d'un élément fini de poutre comportant des fissures. Le dernier chapitre est consacré à l'étude analytique du système à deux ddl. Ainsi, plusieurs fonctions de respiration de la fissure sont examinées. La stabilité linéaire des solutions périodiques est étudiée vers la fin de ce chapitre par la théorie de Floquet. Finalement quelques paramètres vibratoires sont proposés comme indicateurs de la présence de fissures.
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Nony, Laurent. "Analyse de la microscopie de force dynamique : application à l'étude de l'A.D.N." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00111164.
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Ce travail concerne l'étude de molécules d'ADN avec un microscope à force atomique utiliséen « contact intermittent ». L'objectif poursuivi est de réaliser des mesures locales d'interaction et de
mécanique sur une chaîne d'ADN. Le microscope est sensible aux forces d'interaction entre une pointe
de dimension nanométrique et l'objet ou la surface à analyser. En mode dynamique, la pointe oscille au
voisinage de la surface à des fréquences de quelques centaines de kilohertz et des amplitudes de l'ordre
de la dizaine de nanomètres. Ce comportement peut devenir non-linéaire selon l'intensité de
l'interaction et des conditions d'oscillation. Varier ces conditions en termes d'amplitude ou de
fréquence constitue une opportunité de contrôler cette interaction. Nous mettons ainsi en évidence la
possibilité d'imager une seule molécule d'ADN selon différents modes d'interaction : pur attractif, pur
répulsif et un mélange des deux. Par ailleurs, le microscope de force dynamique n'est pleinement
efficace que dans le cadre de la maîtrise de l'interaction de la pointe avec l'objet. La qualité de
l'échantillon et celle de la pointe doivent être contrôlées à l'échelle des mesures. Des expériences
préliminaires ont amené à retenir des substrats de silice greffés avec des molécules de silanes.
Concernant les molécules d'ADN, trois types de séquences ont été étudiés. Une longue chaîne de 2500
paires de bases (pb) comportant une succession de séquences non périodique, une séquence de 450pb
constituée d'Adénine sur un mono-brin et de Thymine sur le brin complémentaire et une chaîne de
même longueur, mais constituée d'une alternance d'Adénine et de Thymine sur chaque mono-brin. Ces
échantillons sont intéressants par la diversité des caractéristiques mécaniques attendues. L'exploitation
expérimentale des différents régimes permet de révéler des informations géométriques, mécaniques et
physico-chimiques sur les conformations des molécules.
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Mourier, Karine. "Réponse dynamique de structures mécaniques à paramètres imprécis." Valenciennes, 2008. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/44095298-c83f-4ec5-9732-f888d5b193bf.
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Les simulations sont de plus en plus performantes mais de nombreuses sources d’incertitudes, dues à la méconnaissance des paramètres endogènes ou exogènes, entachent la prédiction du comportement des structures. Fort de ce constat, des approches sont développées afin de modéliser et propager ces imprécisions en assurant des coûts numériques raisonnables et une surestimation limitée. La théorie des sous-ensembles flous est ainsi exploitée pour traiter deux problèmes de complexité croissante. Une approche mixte est mise en place afin de calculer la réponse harmonique floue d’un système mécanique dont les paramètres modaux et les forces sont incertains. Une analyse fonctionnelle permet de définir les combinaisons utiles pour effectuer ensuite un calcul par le principe de superposition modale. Les coûts de calculs sont ainsi significativement réduits. La deuxième partie de ces travaux traite de l’évaluation de la réponse dynamique temporelle de structures en contact comme par exemple les systèmes de freinage. Les incertitudes portent sur la loi de contact ainsi que sur les paramètres structuraux. Une méthodologie utilisant une approximation des solutions modifiées par une technique de projection, est étudiée. Les coûts sont limités par la réduction des combinaisons de paramètres et le calcul des solutions dans une base réduite. Son application sur un exemple de contact normal montre l’efficacité de la méthodologie. L’ensemble de ces travaux prospectifs permet de mettre en évidence les différentes voies de recherche à envisagerNumerical simulations are more and more efficient but many sources of uncertainties distort structures behaviour prediction. Uncertainties are due to a lack of knowledge of the endogenous or exogenous parameters. Consequently, different methods are developed in order to model and propagate imprecision, maintaining reasonable numeric costs and limited overestimation. The fuzzy set theory is thus exploited in order to treat two problems with growing complexity. In the first part, a mixed approach is developed to calculate the fuzzy harmonic response of a mechanical system with uncertain modal parameters and forces. A functional analysis allows to define the useful combinations for the calculation by modal superposition principle. Computational costs are also reduced significantly. The second part of this work is concerned with the evaluation of the transient response of structures in contact (e. G. Braking systems). Uncertainties deal with the contact law and structural parameters. An approach based on an approximation of the modified solutions by projection techniques, is studied. Costs are limited due to the reduction of parameters’ combination and the computation of solutions in a reduced basis. A numerical application on a normal contact test case shows the efficiency of the methodology. These prospective works allow to draw different investigation fields to consider
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Hmid, Abdelhak. "Dynamique d’équipements avec des non linéarités de liaisons localisées : Application aux systèmes optiques d’éclairage." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI139.
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La thèse concerne la prévision du comportement dynamique non linéaire d’équipements optique. Les travaux de recherche menés se concentrent sur la simulation des phénomènes vibratoires en jeu, afin de prévoir la réponse harmonique de l’équipement. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à des préconisations d’évolutions dans la conception mécanique du projecteur pour augmenter sa durabilité et le confort de vision. En effet les essais pratiqués montrent que de forts niveaux de vibrations endommagent les composants du projecteur et détériorent la stabilité du faisceau d’éclairage. Afin d’éviter de telles nuisances, la conception du projecteur doit être adaptée grâce à un modèle mécanique qui intègre des comportements non linéaires causés essentiellement par les liaisons pour prévoir le mieux possible les niveaux de vibrations du projecteur embarqué. L’état de l’art est réalisé sur les comportements dynamiques non linéaires, les modèles et méthodes de résolution associés, puis les estimateurs existants de quantification des non linéarités. Les essais d’analyse modale réalisés mettent en évidence la présence de phénomènes non linéaires dus à de multiples causes (jeux-butées, frottements, stick-slip, …) localisées dans les liaisons réflecteur-boitier. Les caractérisations expérimentales menées sur les liaisons, délivrent des boucles efforts-déflexion qui montrent différents types de comportement non linéaire, aident au choix des modèles les plus pertinents et au calage de leurs paramètres. Les limites de validité des modèles de calculs linéaires sont déterminées par des critères formulés empiriquement. Les modèles non linéaires de liaison sélectionnés sont intégrés dans un modèle réduit à un puis à deux degrés de liberté d’un projecteur. La réprésentativité du modèle est évaluée sur la base des analyses modales mesurées du projecteur. Les équations décrivent le comportement dynamique de projecteur et les non linéarités sous l’hypothèse de régime stationnaire. La méthode de balance harmonique associée à une technique de continuation par longueur d’arc résout rapidement les équations et détermine avec précision les réponses dynamiques établies. L’étude est complétée par l’analyse de stabilité selon la théorie de Floquet qui met en évidence la présence des branches de solutions stables ou instables. Enfin des réponses harmoniques sont calculées avec un modèle aux éléments finis du projecteur complet. Les calculs sont basés sur l’identification des modes qui reposent sur la répartition des masses dans la structure, la nature des liaisons. Des études d’influence sont réalisées. Les paramètres étudiés sont les raideurs et précontraintes de contact, le coefficient de frottement, l’amortissement introduit. Leurs impacts sur les niveaux des vibrations sont quantifiés ce qui amène au recalage du modèle éléments finis pour améliorer les résultats modaux du projecteur automobile et sa réponse harmonique forcéeThe thesis deals with the prediction of nonlinear dynamic behavior of automotive headlamps. The attention is focused on building models to estimate the vibration behavior of lighting system to enhance its durability and comfort of vision. Vibration tests show that high levels of vibration damage projector components and degrade the stability of the illuminating beam. To avoid these issus, headlamps design must be adapted to include nonlinear phenomena provided from the joints connecting the reflector and housing subsets. The state of the art is performed on the non-linear dynamic behavior, models and methods and existing estimators quantifying nonlinearities. The modal tests performed demonstrate the presence of non-linear phenomena (clearance, friction, stick-slip, …) located in reflector-housing joints. Experimental investigations carried out on joints show different types of nonlinear behavior and help to identify the most important contact parameters (stiffness and damping). The limits of validity of the linear models are determined by empirically formulated criteria. Selected nonlinear models are integrated in a 1D-model reduced to one then two degrees of freedom of a projector. The representativeness of the model is evaluated basing of modal measurement of headlamp. The Harmonic Balance Method was used to calculate the periodic response. The algorithm calculates also the stability of the periodic solutions found, using Floquet theory, and follows stable or instable branches versus varying system parameters via the arc-length continuation technique. Finally, harmonic responses are predicted with a finite element model of the entire headlamp. The calculations are based on the identification of modes that are based on the weight distribution in the structures and joints proprities. Sensibility studies are carried out on stiffness and preloaded contact, coefficient of friction and damping. Impacts on the vibration levels were quantified that leads to update the finite element model and improve modal and harmonic results of headlamp
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Peletan, Loïc. "Stratégie de modélisation simplifiée et de résolution accélérée en dynamique non linéaire des machines tournantes : Application au contact rotor-stator." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808515.
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Les ensembles turbo-alternateurs des centrales électriques sont de grandes machines tournantes de plus de 50 mètres de long et de plusieurs centaines de tonnes. Lors du fonctionnement normal d'une telle machine, une probabilité non nulle existe d'un détachement accidentel d'une aube. Dans une telle situation, un balourd important est généré et du contact apparaît entre les parties tournantes et non tournantes de la machine. Il est alors capital de pouvoir simuler efficacement la dynamique de ce type d'évènement faisant intervenir de fortes non linéarités dans le système. Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet ANR (Agence Nationale de la Recherche) IRINA (SImulation et maîtRise des rIsques en coNception des mAchines tournantes) et en particulier entre le LaMCoS (LAboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures) de l'INSA de Lyon et le département AMA (Analyses Mécaniques et Acoustiques) d'EDF R et D à Clamart. Elle a pour objectif de mettre au point une technique rapide de simulation du comportement des lignes d'arbres de machines tournantes en cas de présence de non linéarité de type contact entre rotor et stator. Pour atteindre cet objectif, une double démarche a été mise en place. La première consiste à mettre au point des modèles simplifiés afin de réduire le nombre de degrés de liberté du problème. De surcroît, une technique de réduction de modèle adaptée au cas de non linéarité localisée est utilisée afin de réduire encore plus la taille du système à résoudre. La seconde démarche consiste à mettre au point une technique de résolution rapide du système réduit afin d'obtenir la solution encore plus rapidement. Pour cela, au lieu d'utiliser les traditionnelles techniques d'intégration temporelle directe, c'est la méthode de la balance harmonique qui est mise à profit. Cette technique permet d'obtenir directement la réponse stabilisée du système grâce à une résolution des équations dans le domaine fréquentiel. Dans ce cadre, une maquette numérique a été mise au point mettant en oeuvre les fonctionnalités citées. Cette dernière permet de reproduire les phénomènes physiques périodiques ainsi que quasi-périodiques et de déterminer leur stabilité. Des études paramétriques sur des exemples de problèmes de contact rotor-stator viennent illustrer cette démarche. Enfin, une application sur un cas industriel de groupe turbo alternateur EDF est présentée.
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Demailly, David. "Etude du comportement non-linéaire dans le domaine fréquentiel --- Application à la dynamique rotor." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00587168.
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Parmi tous les composants mécaniques présents dans un moteur d'avion, les roulements tiennent une place majeure puisqu'ils assurent la liaison entre les parties tournantes, les rotors, et les parties fixes, les stators. Pour assurer leur bon fonctionnement, un jeu radial interne est nécessaire. Les roulements présentent de ce fait une non-linéarité forte qui peut affecter le comportement vibratoire de la structure. L'objectif de cette thèse, réalisée en collaboration avec la société Snecma Moteurs, est d'étudier l'influence de ce jeu fonctionnel sur la dynamique rotor. A cette fin, un banc expérimental, dénommé banc Dynamique D'Ensemble, a été réalisé. Dans un premier temps, l'aspect modélisation des roulements sera traité. Le modèle proposé, qui prend en compte le jeu radial et considère le contact bille/bague comme hertzien, nécessite cependant des outils de calcul appropriés. Nous présenterons alors la méthode de tir multiple et la méthode des éléments finis en temps avant de montrer les résultats de calculs effectués sur divers exemples. Dans un second temps, nous présenterons le banc Dynamique D'Ensemble qui permettra de valider expérimentalement les modèles de roulements utilisés. Ce banc a été conçu pour être le plus simple possible, tout en restant le plus représentatif d'un moteur d'avion. Nous exposerons tout d'abord les aspects dimensionnement et recalage, puis les premiers résultats obtenus sur banc tournant.
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Charleux, Damien. "Etude des effets de la friction en pied d'aube sur la dynamique des roues aubagées." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2006. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/dcharleux.pdf.
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Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude tant du point de vue numérique que expérimental, du frottement en pied d'aube et de son impact sur la dynamique des roues aubagées. Le but affiché est de contribuer à une meilleurs prévention des risques de fatigue des aubages de turbomachines dus principalement aux inhomogénéités du flux aérodynamiqueThis PhD dissertation is devoted to the study of blade/disk attachments in turbomachinery with a particular emphasis on the impact of friction on the dynamic response of bladed disks. The problem was tackled both experimentally and numerically and the developed tools can be seen as a contribution to the prevention of high cycle fatigue failures due to the aerodynamic flow inhomogeneities
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Trarieux, Chloé. "Mesure des propriétés viscoélastiques non linéaires par une méthode d'acousto-élasticité dynamique : application aux produits cosmétiques." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR3312/document.
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Peu d’outils ont été développés pour le contrôle qualité industriel de textures sur des lignes de production. L’utilisation de techniques sans contact, à base d’ondes acoustiques, présente un avantage évident dans les secteurs agroalimentaire et cosmétique. L’acousto-élasticité dynamique (DAET) est une technique d’interaction entre une onde pompe basse-fréquence de compression/dilatation et une onde sonde ultrasonore, conduisant à l’estimation des propriétés viscoélastiques de la matière. Nous avons développé un modèle décrivant les variations du module viscoélastique : quantification des paramètres non linéaires élastiques (B/A,. C/A...) et visqueux (ωηB/A, ωηC/A...). La méthode DAET et le modèle ont ensuite été validés dans des milieux homogènes (eau, huiles et gels) conduisant à des non-linéarités viscoélastiques faibles (B/A < 15 et (ωηB/A <1). essentiellement liées à la composition du fluide ou un changement d’état. Les résultats les plus probants ont été obtenus dans des milieux granulaires ou constitués d’air (poudres sèches, mousses et billes creuses ): valeurs élevées des non-linéarités viscoélastiques (quadratiques, cubiques). Cette méthode pourra s’avérer être une alternative intéressante à la rhéométrie conventionnelle, en particulier pour la caractérisation de ces fluides complexesFew tools have been developed for industrial quality control of textures on production lines. The use of contactless techniques. based on acoustic wavcs, offers an obvious advantage in food-processing industry and cosmetics. The dynamic acoustoelastic testing (DAET) is based on the interaction between a low-frequency compressionlexpansion pump wave and an ultrasound probe wave. leading to the quantification of the viscoelastic properties of the matter. We have initially developed a model describing the variations of the viscoelastic modulus: quantification of nonlinear elastic (B/A, C/A...) and viscous (ωηB/A. ωηC/A...) parameters. The DAET method and related model were then validated in homogeneous media (water, oils and gels) leading to low values of viscoelastic nonlineaiities (B/A<15 and ωηB/A<1), essentially governed by the fluid nature or state change. However, the most significant results were obtained in granular or air-based media (dry powder, foam and hollow beads): high values of quadratic and cubic nonlinearities due to microinhomogeneitics. This method appears to be an interesting alternative to conventional rheometry, especially for the characterization of these complex fluids
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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.
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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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Nony, Laurent. "Applications de la microscopie de force dynamique en mode non-contact : structures supramoléculaires sur surfaces isolantes et microscopie de sonde de Kelvin." Habilitation à diriger des recherches, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00861989.
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Ce manuscrit d'HDR comprend trois parties comprenant pour certaines plusieurs chapitres. Mes travaux de recherche depuis le post-dosctorat (2001) jusqu'à 2012 y sont présentés synthétiquement. Ceux-ci concernent les thématiques de microscopie à force atomique en mode non-contact et de microscopie de sonde de Kelvin appliquées à la caractérisation structurale et à la mesure des propriétés électroniques de phases de molécules organiques adsorbées sur des surfaces de sels alcalins sous ultra-vide.
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Clavel, Jean-François. "Modélisation en dynamique transitoire non-linéaire par la méthode des éléments finis en schéma d'intégration explicite sur micro-ordinateur." Nancy 1, 1998. http://www.theses.fr/1998NAN10114.
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La modélisation numérique des phénomènes d'impact et de formage est abordée dans le cadre des méthodes de dynamique explicite appliquées aux configurations bidimensionnelles et axisymétriques. La formulation lagrangienne eulérienne arbitraire est employée pour permettre l'étude de phénomènes impliquant de grandes déformations dans le domaine élastoplastique et cela en conservant une qualité du maillage acceptable. Après une présentation et une analyse des différentes techniques de résolution déjà existantes, notre algorithme de transport est proposé. Il repose sur la séparation des équations qui régissent le milieu continu suivant leur caractère source ou de transport. La partie lagrangienne est résolue par la méthode des éléments finis de Galerkin, alors que la partie eulérienne est traitée par la méthode des volumes finis. Nous présentons ensuite différents algorithmes permettant de déterminer mais aussi de gérer les zones de contact. Un algorithme de redéfinition du maillage permettant un glissement des nœuds sur la surface matérielle du solide est ensuite présenté. Enfin nos travaux sont valides par différents cas-tests bidimensionnels. Nous montrons ainsi qu'un simple ordinateur est aussi performant qu'une station de calcul d'entrée de gamme.
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Benchekroun, Omar. "Analyse non-linéaire des paliers aérodynamiques à feuilles et applications à la dynamique des rotors." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2308/document.
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Les paliers à feuilles sont des organes de guidage en rotation adaptés pour des rotors légers fonctionnant à des grandes vitesses de rotation. Leur fonctionnement ne nécessite aucun apport d’huile ni de graisse. Ces paliers sont réalisés avec une structure compliante. La présence de frottements dans la structure apporte l’amortissement nécessaire au système rotor-palier.Après une présentation de la technologie, un tour d’horizon des modèles existants et des limitations de chacun d’eux est exposé. Par la suite, un modèle non-linéaire du coussinet compliant est introduit. Dans ce modèle les feuilles sont considérées comme des solides élastiques. Les forces de frottement et les jeux entre les feuilles sont pris en compte par l’utilisation de la condition de non-interférence de Moreau-Signorini. Les efforts normaux et les forces de frottement sont calculés respectivement par la méthode des multiplicateurs de Lagrange augmentés et la méthode des pénalités. Ensuite, cette structure compliante est couplée au film fluide, traité par la résolution de l’équation de Reynolds en conditions de lubrification mixte.L’intérêt est ensuite accordé au palier dans sa globalité : structure déformable, film fluide, rotor. En régime statique, cette étude passe par l’analyse des démarrages du rotor puis de son fonctionnement à des hautes vitesses de rotation et sous de très fortes charges statiques. L’effet des erreurs d’usinage est mis en évidence. En régime dynamique, l’étude se fait par l’analyse non-linéaire d’un rotor de Jeffcott supporté par des paliers à feuilles. Les résultats montrent les limites de stabilité du système rotor-paliers et l’influence du balourdThe foil bearings are used for guiding and supporting small rotors with high rotational speeds. Their operating functioning does not require any oil or grease. These bearings have a compliant structure. The presence of friction in the compliant structure brings damping, which is necessary for the rotor-bearing system operating at high speeds.After a presentation of the technology, an overview of the existing models and the limitations of each of them is exposed. Subsequently, a nonlinear model of the compliant structure is introduced. In this model, foils are considered as elastic solids. The friction forces and the gaps between the foils are taken into account by using the Moreau-Signorini non-interference condition. Normal forces and friction forces are calculated by using the augmented Lagrange multiplier method and the penalty method. Then, the compliant structure is coupled to the fluid film, dealt with the Reynolds equation for mixed lubrication conditions.The study is then focused on the bearing as a whole : compliant structure, fluid film, rotor. The start-up torque, the lift-off speed as well as operating conditions at high speeds and important static loads are part of the steady regime analyses. The effect of machining errors is highlighted. For the dynamic regime, the study consists of the non-linear analysis of a Jeffcott rotor supported by foil bearings. The results show the stability limits of the rotor-bearing system and the influence of unbalance
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Wronski, Maciej. "Couplage du contact et du frottement avec la mécanique non linéaire des solides en grandes déformations : application à l'étude des blocs de mousse en polyuréthane." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD712.
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L'objectif de ce travail est l'étude du couplage des non-linéarités de différents types dans le calcul des structures par éléments finis. La première partie est consacrée au développement d'une loi de comportement des mousses souples en polyuréthane. Pour décrire leur comportement non linéaire, nous avons choisi un modèle hypoélastique en grandes déformations, formulé dans le repère des déformations principales. Les effets irréversibles en chargement cyclique sont pris en compte par une loi de frottement interne. Dans la deuxième partie, différents aspects de la modélisation du contact et du frottement par éléments finis sont abordés. Nous présentons un prototype du système de modélisation, qui permet de traiter efficacement des problèmes de contact très généraux. La résolution des équations non linéaires d'équilibre en présence du contact, est effectuée par la méthode de flexibilité. Dans le cadre de cette méthode, nous proposons quelques algorithmes de calcul implicite des réactions de contact. Trois nouveaux algorithmes d'intégrations des équations de la dynamique sont aussi introduits. Ceux sont des schémas du premier ordre, mieux adaptés au traitement numérique de contact que la méthode classique de Newark. Nous proposons aussi une méthode semi-implicite, qui permet d'obtenir directement la solution des équations linéaires, à partir d’une pseudo-inverse de la matrice effective du système. Finalement, nous présentons plusieurs exemples numériques pour illustrer la fonctionnalité du système de modélisation du contact. En particulier, deux exemples d'application industrielle, issus de la modélisation des blocs de mousse, et de la simulation d'un procédé de coudage de tubes, sont traités en détails.
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Batailly, Alain. "Simulation de l'interaction rotor/stator pour des turbo-machines aéronautiques en configuration non-accidentelle." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00364945.
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Dans le cadre de la conception de turbo-machines aéronautiques, l'amélioration du rendement est assurée, entre autres, par la diminution du jeu fonctionnel entre les parties tournantes et statiques, telles que les roues aubagées et le carter qui les entoure. Cette stratégie a des conséquences sur le comportement vibratoire des turbo-machines en favorisant l'apparition de contacts structuraux entre les sommets d'aubes et le carter, par exemple. Lorsque plusieurs points de contact co-existent, des phénomènes d'interaction modale peuvent apparaître. La simulation de ces phénomènes, potentiellement dangereux, dans un cadre indutriel est au cœur de notre étude. Du fait de la dimension du problème à traiter, des méthodes de réduction modale sont utilisées : une méthode à interfaces fixes, la méthode de Craig-Bampton, et une méthode à interfaces libres, la méthode de Craig-Martinez. L'étude porte notamment sur la performance de ces méthodes de réduction lorsqu'elles sont associées à une non linéarité de type contact. Le phénomène d'interaction modale est tout d'abord étudié sur des modèles 2D simplifiés avec l'analyse de la sensibilité des régimes d'interaction à la taille des modèles réduits, puis sur les modèles 3D industriels pour lesquels la solution vraie n'est pas accessible. La gestion du contact dans le 3D fait appel aux B-splines bicubiques surfaciques afin d'assurer de meilleures propriétés à la surface de contact et de faciliter la résolution numérique. Les résultats obtenus à l'aide des deux méthodes de réduction modale sont comparés et permettent de déterminer la méthode la plus appropriée pour l'industrialisation du code présentée en annexe de ce mémoire.
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Martin, Sylvain. "Contribution à la modélisation du frittage en phase solide." Thesis, Compiègne, 2014. http://www.theses.fr/2014COMP2144/document.
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Cette thèse traite de la modélisation du frittage à l’échelle du Volume Élémentaire Représentatif de la pastille de matériau. L’objectif est de développer des outils numériquesde compréhension des phénomènes physiques mis en jeu lors du frittage. Le domaine d’application ciblé est la fabrication du combustible nucléaire. Une approche multi-Échelle a été mise en oeuvre. Dans un premier temps une modélisation à l’échelle d’un empilement, basée sur la méthode des Éléments Discrets, a été adoptée. Différentes études utilisant cette approche ont été proposées dans la littérature ces dernières années. Tous ces travaux utilisent une méthode discrète explicite. Si certains résultats ont pu être validés expérimentalement,une des limites vient de l’utilisation des méthodes explicites dontle pas de temps critique est très petit. Afin d’augmenter le pas de temps, la masse des particules y est augmentée artificiellement de plusieurs ordres de grandeur. Or,il a été démontré que cette pratique conduit, dans certains cas, à une diminution du réarrangement des particules au sein de l’empilement. Dans cette thèse, une méthode Éléments Discrets implicite appelée Dynamique des Contacts a été adaptée au frittage. Elle permet l’utilisation d’un pas de temps très supérieur à celui des méthodes discrètes explicites et ne nécessite pas d’augmenter artificiellement la massedes particules. La comparaison entre la Dynamique des Contacts et la Méthode des Éléments Discrets explicite montre que notre approche conduit à une représentation plus fidèle du réarrangement. Une validation expérimentale par Microtomographie X ainsi qu’une étude paramétrique sur le frittage des poudres bidispersés sont également présentées pour montrer les possibilités de l’approche discrète appliquée au frittage.La seconde partie est consacrée à une modélisation à l’échelle de deux particules parla méthode des Éléments Finis. Ce modèle repose sur une approche mécanique et vise à représenter de façon plus précise le comportement de deux particules en contact. Les diffusions au joint de grains, en surface et en volume peuvent être représentées. Pour le moment, seules les diffusions en surface et au joint de grains ont été étudiées. Si certaines optimisations restent nécessaires pour que le code soit fonctionnel, plusieurs aspects apparaissent déjà déterminants, comme la courbure de la surface à proximité du joint de grains. A l’avenir, le modèle Dynamique des Contacts du frittage pourra être complété etamélioré grâce aux éléments apportés par le modèle mécanique à l’échelle du grainThis thesis deals with the simulation of the sintering of nuclear fuel on a pellet scale. The goal is to develop numerical tools which can contribute to a better understandingof the physical phenomena involved in the sintering process. Hence, a multi scale approach is proposed. First of all, a Discrete Element model is introduced. It aims at modeling the motion of particles on a Representative Elementary Volume scale using an original Discrete Element Method. The latter is a Non Smooth Method called Contact Dynamics. Recently, there have been numerous papers about the simulation of sintering using Discrete Element Method. As far as we know, all these papers use smooth methods. Different studies show that the results match well experimental data. However, some limits come from the fact that smooth methods use an explicit scheme which needsvery small time steps. In order to obtain an acceptable time step, the mass of particles have to be dramatically increased. The Non Smooth Contact Dynamics uses an implicit scheme, thus time steps can be much larger without scaling up the mass of particles. The comparison between smooth and non smooth approaches shows thatour method leads to a more realistic representation of rearrangement. An experimental validation using synchrotron X-Ray microtomography is then presented, followedby a parametric study on the sintering of bimodal powders that aims at showing the capacity of this model.The second part presents a mechanical model on the sub-Granular scale, using a Finite Element method. This targets a better understanding of the behavior of twograins in contact. The model is currently being developped but the first results already show that some parameters like the shape of the surface of the neck are very sensitive.In the future, the Non smooth Contact Dynamics model of sintering may be improvedusing the results obtained by the sub-Granular scale mechanical model
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Kudawoo, Ayaovi Dzifa. "Problèmes industriels de grande dimension en mécanique numérique du contact : performance, fiabilité et robustesse." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4771/document.
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Ce travail de thèse concerne la mécanique numérique du contact entre solides déformables. Il s'agit de contribuer à l'amélioration de la performance, de la fiabilité et de la robustesse des algorithmes et des modèles numériques utilisés dans les codes éléments finis en particulier Code_Aster qui est un code libre développé par Électricité De France (EDF) pour ses besoins en ingénierie. L'objectif final est de traiter les problèmes industriels de grande dimension avec un temps de calcul optimisé. Pour parvenir à ces objectifs, les algorithmes et formulations doivent prendre en compte les difficultés liées à la mécanique non régulière à cause des lois de Signorini-Coulomb ainsi que la gestion des non linéarités dûes aux grandes déformations et aux comportements des matériaux étudiés.Le premier axe de ce travail est dédié à une meilleure compréhension de la formulation dite de « Lagrangien stabilisé » initialement implémentée dans le code. Il a été démontré l'équivalence entre cette formulation et la formulation bien connue de « Lagrangien augmenté ». Les caractéristiques mathématiques liées aux opérateurs discrets ont été précisées et une écriture énergétique globale a été trouvéeThis work deals with computational contact mechanics between deformable solids. The aim of this work is to improve the performance, the reliability and the robustness of the algorithms and numerical models set in Code_Aster which is finite element code developped by Électricité De France (EDF) for its engineering needs. The proposed algorithms are used to solve high dimensional industrial problems in order to optimize the computational running times. Several solutions techniques are available in the field of computational contact mechanics but they must take into account the difficulties coming from non-smooth aspects due to Signorini-Coulomb laws coupled to large deformations of bodies and material non linearities. Firstly the augmented Lagrangian formulation so-called « stabilized Lagrangian » is introduced. Successively, the mathematical properties of the discrete operators are highlighted and furthermore a novel energetic function is presented. Secondly the kinematical condition with regard to the normal unknowns are reinforced through unconstrained optimization techniques which result to a novel formulation which is so-called « non standard augmented Lagrangian formulation ». Three types of strategies are implemented in the code. The generalized Newton method is developped : it is a method in which all the non linearities are solved in one loop of iterations. The partial Newton method is an hybrid technique between the generalized Newton one and a fixed point method
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Polesel, Jérôme. "Modélisations et Expérimentations en Microscopie à Force Atomique Dynamique en Ultra Vide." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009666.
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La microscopie à force atomique (AFM) dynamique est née il y a maintenant presque quinze ans (Albrecht, 1991). Depuis la première image en résolution atomique (F. J. Giessibl, 1995), les avancées de cette technique de champ proche permettent aujourd'hui de manipuler des atomes à température ambiante (Oyabu, 2005) sur des surfaces conductrices ou isolantes. La compréhension du fonctionnement de cette machine complexe et l'optimisation des réglages des nombreux asservissements est un des objectifs de ce travail de thèse. A cette fin, un formalisme analytique provenant des méthodes de l'Automatique non linéaire (J. Ch. Gille, 1956) sera introduit pour traiter de façon naturelle les blocs de régulation de la machine mais aussi pour traiter l'interaction pointe-surface comme une fonction de transfert. Un outil numérique de simulation confirmera notre approche théorique. Dans un deuxième temps, le rôle capital de la sonde et sa caractérisation seront traités à travers une méthode expérimentale simple et originale. Cette méthode se base sur l'étude des changements des propriétés de résonance de la sonde oscillante sur des surfaces isolantes et conductrices. Les forces conservatives à longue portée du type électrostatique et van der Waals seront quantifiées. Les forces à courte portée essentiellement chimiques seront mises en évidence en mesurant la dissipation de la sonde oscillante en fonction de sa distance avec la surface. Nous finirons cette étude en montrant expérimentalement, sur un sytème MoS2/îlots d'or/molécules d'octanedithiol, la grande versatilité de ce microscope. En effet, cet appareil d'observation par sa complexité apparente laisse beaucoup de degrés de liberté à l'utilisateur pour aborder l'étude d'un tel système physicochimique. Des perspectives seront données pour améliorer la stabilité et le pouvoir de résolution des pointes qui permettraient de rendre pérenne cette technique de champ proche.
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El, Azzouzi Khalid. "Modélisation et simulation numérique à l’échelle des fibres du comportement dynamique d’un multifilament unidirectionnel en placement de fibres robotisé." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDN0027.
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Le comportement mécanique d’un fil de carbone en compression transverse est caractérisé par des déplacements relatifs importants entre fibres, ce qui lui confère un comportement fortement non-linéaire lié aux contacts inter-fibres. Le caractère multi-échelle de la structure fibreuse rend problématique la caractérisation du comportement mécanique du fil de carbone utilisé dans le procédé de placement de fibres sèches automatisé. La complexité de la modélisation mécanique de ce milieu fibreux à l’échelle des fibres est due au fait que la forte non-linéarité mécanique dépend en grande partie de la configuration géométrique des fibres, des interactions de contact-frottement entre elles et le contexte dynamique de la dépose. Le couplage fort entre chargements et modes de déformation dans les différentes directions et l’évolution de la microstructure, qu’il est bien difficile d’appréhender, accentuent fortement la complexité de la modélisation d’une telle structure fibreuse. Le travail de la thèse s’inscrit dans le cadre de l’optimisation du moyen de dépose robotisé de fils secs avec une source de chaleur par laser. Afin de comprendre le comportement thermo-mécanique du fil au cours de la dépose, un modèle dynamique a été développé pour simuler un milieu fibreux en interaction. Le but est de pouvoir prédire le réarrangement des fibres dans un fil sous sollicitation, ainsi que l’évolution des points de contact entre fibres. Ce travail est une première étape vers l’objectif final qui est de définir les paramètres procédés par rapport à la nature des fils secs déposés permettant d’obtenir une préforme de bonne qualité avec une vitesse de dépose élevéeThe mechanical behavior of the carbon tow in lateral pressure characterized by the relative movement between fibers giving it a non-linear behavior because of the contact inter-fibers. The fact that the fibrous structure of the tow makes it difficult to characterize its mechanical behavior during the automated placement. The complexity of the mechanical modeling of this fibrous media at fiber scale is due to the fact that the mechanical non-linearity depends in large part to the geometric configuration of fibers, the friction between fibers and also the dynamic environment of the placement. The mechanical modeling complexity is a consequence of the tight coupling between loading and deformation directions modifying the microstructure. This thesis is in keeping with the parameter optimization of the Automated Dry Fiber Placement process with a laser heat source. In order to improve understanding the thermos-mechanical behavior of tow during placement, a dynamic model has been developed to simulate the interaction between fibers. The aim is to be able to predict the geometric configuration of fibers under loading, as well as the position of the contact points. These works are the first step to achieving the objective of identifying and optimizing process parameters in order to increase the lay down speed as well as the quality of the preform
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Thorin, Anders. "Non-smooth model of the grand piano action." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/93/94/93/PDF/20140102_manuscript_PhD.pdf.
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Le mécanisme de la touche de piano à queue sert à propulser le marteau vers les cordes. Ce mécanisme permet au pianiste de contrôler avec précision la vitesse et l'instant d'impact du marteau sur la corde. Il est raisonnable de penser que c'est le comportement dynamique de la touche qui permet cette contrôlabilité. Avec pour perspective l'amélioration du rendu haptique des claviers numériques, cette thèse propose une méthode de simulation d'un modèle complet du mécanisme. Le son généré par la vibration qui suit l'impact du marteau sur les cordes n'entre pas dans le cadre de l'analyse. Des modèles du mécanisme comportant plusieurs degrés de liberté, des frottements et des contacts intermittents, ont été proposés depuis une quinzaine d'années. Notre approche se distingue de celles suivies jusqu'ici par un changement du point de vue adopté pour valider et pour simuler le modèle. En se fondant sur l'étude approfondie d'un modèle à un degré de liberté, il est en effet montré que la simulation d'un modèle dynamique complet doit se faire à l'aide d'un pilotage en déplacement, tandis que les travaux récents et anciens présentent des simulations pilotées en force. Une analyse des problèmes numériques liés aux discontinuités de vitesses survenant au sein du mécanisme durant l'enfoncement de la touche est présentée. Ils sont résolus par des méthodes de dynamique non-régulière implémentées dans le logiciel XDE. Les résultats sont présentés sous forme de comparaison avec les mesures expérimentales. La plupart des irrégularités des forces mesurées se retrouvent dans les forces simulées, en jeu piano comme en jeu forte. Les simulations rendent également bien compte de la cinématique de chaque élément du mécanisme. Une analyse de sensibilité du comportement dynamique aux paramètres du modèle est enfin exposéeThe grand piano action aims at propelling the hammer up to the strings. This mechanism provides the pianist with a high-controllability of the time of impact of the hammer with the strings and the hammer's velocity at the impact. This controllability is believed to be due to the dynamic behaviour of the piano action. The present thesis proposes a simulation method of a complete model of the mechanism, which opens doors to improvements of the haptic rendering of digital keyboards. The sound following the impact of the hammer on the strings is not analysed. In the last fifteen years, various models of the piano action including several degrees of freedom, friction and intermittent contacts, have been proposed. Our approach differs from existing work in that it is based on a new viewpoint for model validation and simulation. Indeed, using a in-depth study of a model with a single degree of freedom, it is shown that the simulation of a complete dynamic model must be driven with a displacement whilst, until now, only force driven simulations have been presented. Velocity discontinuities, occurring during the descent of the key, raise numerical issues which are analysed. They are overcome by non-smooth numerical methods that have been implemented in the computer program XDE. The results of the simulation are presented and compared to experimental measurements. For both piano and forte keystrokes, most of the irregularities in the measured force are reflected in the simulated force. The kinematics of the bodies is also correctly predicted. Eventually, a sensitivity analysis of the dynamic behaviour to the model's parameters is proposed
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Saint-Cyr, Baptiste. "Modélisation des matériaux granulaires cohésifs à particules non convexes : Application à la compaction des poudres d'UO2." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00660146.
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On s'intéresse à la modélisation des matériaux granulaires composé d'agrégats non convexes et cohésifs en vue d'application à la rhéologie des poudres d'UO2 . L'influence du degré de non-convexité des particules est analysé en termes de grandeurs macroscopiques (frottement interne et cohésion de Coulomb) et de paramètres micro-mécaniques tels que l'anisotropie de la texture et la transmission des efforts. Il apparaît en particulier que la compacité évolue d'une manière complexe avec la non-convexité et que la résistance au cisaillement augmente mais sature sous l'effet d'imbrication entre agrégats. Des modèles simples sont introduits pour décrire ces comportements en termes de paramètres micro-mécaniques. De même, des études systématiques par cisaillement, compaction uniaxiale et compression simple montrent que la cohésion interne augmente avec la non-convexité mais est fortement contrôlée par les conditions aux limites et l'apparition de bandes de cisaillement ou de concentrations de contraintes.
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Nineb, Shéhérazade. "Modélisations et outils numériques en mécanique non régulière et applications à la tenségrité." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20226.
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Balmaseda, Aguirre Mikel. "Reduced order models for nonlinear dynamic analysis of rotating structures : Application to turbomachinery blades." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI067.
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In the present work reduced order models (ROM) that are independent from the full order finite element models (FOM) considering geometrical non linearities are developed and applied to the dynamic study of rotating structures. The structure is considered to present nonlinear vibrations around the pre-stressed equilibrium induced by rotation enhancing the classical linearised approach. The reduced nonlinear forces are represented by a polynomial expansion obtained by the Stiffness. Evaluation Procedure (STEP) and then corrected by means of an original procedure by means of a Proper Orthogonal Decomposition (POD) that filters the full order nonlinear forces before projection. The latter model is named STEP with Correction (StepC). Different types of reduced basis are presented and tested. Some of these bases are parametrised with respect to the rotating velocity reducing considerably the construction of the ROM. The results obtained with the StepC ROM are in good agreement with the solutions of the FOM and are capable of reproducing the coupled motion of the structure. Furthermore they are more accurate than the classsical Linearised ROM solutions and than the STEP ROM without correction. The proposed StepC ROM provides the best compromise between accuracy and time consumption of the ROMDans le présent travail, des modèles d’ordre réduits (ROM) indépendant des modèles ́eléments finis d’haute fidélité (FOM) ont ́eté d ́eveloppés pour l’etude de la dynamique non linéaire des structures en rotation. Les vibrations de la structure autour de l’équilibre précontraint induit par la rotation sont considérées comme non linéaires, améliorant l’approche linéarisée classique. Les forces généralisées non linéaires sont approximées par un polynôme d’ordre trois obtenu avec la procédure Stiffness Evaluation Procedure (STEP). Ici, une approche originale est proposée pour corriger les forces non linéaires à l’aide d’une base de forces non linéaires obtenue avec une décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD). Ce modèle est nommé STEP avec Correction (StepC). Différents types de base réduite sont présentés et testés. Certaines de ces bases sont paramétrées en fonction de la vitesse de rotation, ce qui réduit considérablement le temps de construction du modèle réduit. Les résultats obtenus avec le modèle StepC ROM sont en bon accord avec le FOM et sont capables de reproduire le couplage en déplacement entre les dégrés de liberté de la structure. De plus, elles sont plus précises que les solutions ROM linéarisées classiques et que le modèle STEP ROM sans correction. Le modèle StepC ROM proposé offre le meilleur compromis entre précision et temps de construction du ROM
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Ndao, Bada. "Génération et détection sans contact des ondes de Rayleigh par méthodes ultrasons-laser et EMAT en mode statique et dynamique : application à la détection de défauts surfaciques dans le champignon du rail." Thesis, Valenciennes, 2016. http://www.theses.fr/2016VALE0038/document.
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Les squats et les head-checks sont des défauts générés par l’endommagement des rails dû à la fatigue de contact de roulement, ils sont localisés à la surface du champignon du rail. La possibilité de les détecter en modes statique et dynamique lorsque leur profondeur se situe sous le seuil critique de 5 mm, constitue un challenge important pour l’industrie ferroviaire. Les méthodes d’inspection existantes ne permettent pas de les déceler avec certitude. L’objectif de ce travail a été de développer des méthodes alternatives pour l’inspection automatique du rail permettant de détecter ces défauts superficiels. Nous montrons que les méthodes sans contact : Ultrasons-Laser et EMATs (transducteurs électromagnétiques) sont très performantes pour la détection des défauts définis précédemment en utilisant des ondes acoustiques de surface, notamment dans le cas d’un contrôle dynamique. Cette étude présente les deux méthodes utilisées pour la génération et la détection des ondes de Rayleigh. Des essais sont effectués en modes statique et dynamique. Les résultats obtenus montrent la faisabilité des méthodes de contrôle non destructives envisagées pour la détection de squats et de head-checks de différentes profondeurs. Les essais EMAT se sont notamment révélés satisfaisants pour des vitesses importantes de déplacement de l’échantillonSquats and head-checks are a form of near surface rolling contact fatigue damage found in rail heads. The ability to detect these defects in static and dynamic modes when their depth is under the critical threshold of 5 mm represents a major challenge for the rail industry. Conventional inspection methods do not allow their detection with certainty. Therefore, the aim of this work was to develop alternative methods for automatic rail inspection leading to open cracks detection. We show that non-contact methods: Laser-Ultrasonics and electromagnetic transducers (EMAT) are very efficient for the detection of the previously defined defects using surface acoustic waves, particularly in the case of a dynamic control. This study presents two methods for the generation and detection of Rayleigh waves. Static and dynamic tests are performed. The experimental results show the feasibility of the envisaged methods for the detection of squats and head-checks of different depths. Especially, the EMAT tests were satisfactory for high speeds displacement of the sample
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Abboud, Rita. "Méthode de mesure sans contact de la température intégrée au rotor d’une machine électrique tournante au moyen d’une fibre optique à réseaux de Bragg." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2645.
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Dans le domaine des systèmes de transport, des problèmes de chauffage apparaissent avec l'augmentation de la température dans différents types de machines électriques. Dans la conception classique des machines électriques, l'analyse thermique doit être prise en compte dans la conception initiale, le contrôle et la surveillance des machines électriques. La mesure de la température locale, en particulier dans le rotor, est importante pour plusieurs raisons telles que l'extension de la durée de vie des composants de la machine électrique et la localisation des points chauds à l'intérieur de la machine, ce qui permet de développer des systèmes de refroidissement appropriés et de protéger la machine. De nombreuses approches pour la mesure de la température peuvent être utilisées telles que les thermocouples, les thermistances, les capteurs infrarouges ou les caméras infrarouges. Cette thèse présente une technique sans contact qui mesure la température du rotor d'une machine tournante en utilisant un capteur à réseaux de Bragg (FBGs). La surveillance de la température locale, en particulier à l'intérieur du rotor, est importante afin de détecter le vieillissement thermique précoce de la machine. Les points chauds dans les parties rotatives peuvent être localisés en utilisant cette technique. L'originalité principale du travail proposé est de mesurer des températures élevées (70°C) avec une vitesse de rotation élevée (860 RPM) des machines tournantes et surtout d'intégrer le capteur FBG dans un rotor électrique de véhicules à petite échelle géométrique. La réponse du capteur FBG a été simulée en utilisant la méthode de la matrice de transfert (TMM). Ensuite, le FBG a été calibré en utilisant un four de chauffage fabriqué dans notre laboratoire et la température a été modifiée de 20 °C à 70 °C. Une machine rotative avec un FBG intégré a ensuite été conçue et fabriquée. La température du rotor a été modifiée pendant la rotation de la machine. Les décalages de longueur d'onde dus aux variations de température ont été mesurés expérimentalement jusqu'à 860 RPM. Une sensibilité à la température de 4.7 pm/°C a été atteinte expérimentalement. La capacité de ce capteur à surveiller les variations de température du rotor en temps réel a été validée expérimentalementIn the transportation system domain, heating problems appear with the temperature increase in different types of electrical machines. In the classical design of electrical machines, thermal analysis should be considered in the initial design, control and monitoring of electrical machines. The measurement of local temperature especially in the rotor is important for several reasons such as extending the lifetime of the electrical machine components, and localizing the hot spots inside the machine which allows the development of appropriate cooling systems and protects the machine. Numerous approaches for temperature measurement can be used such as thermocouples, thermistors, infrared sensors or infra-red cameras. This thesis presents a non-contact technique that measures the temperature of the rotor of a small machine using Fiber Bragg Gratings (FBGs) sensor. Monitoring local temperature especially inside the rotor is important in order to detect early thermal aging of the machine. Hot spot in the rotating parts can be localized by using this technique. The main originality of the proposed work is measuring high temperatures (70°C) with high speed of rotation (860 RPM) of rotating machines and most importantly integrating the FBG sensor into a geometrically small scale electrical rotor of vehicles. The FBG sensor response has been simulated using Transfer matrix method (TMM). After that, the FBG has been calibrated from 20 °C to 70 °C using a heating furnace fabricated at our laboratory. A small rotating machine with embedded FBG has then been designed and fabricated. The temperature of the rotor has been changed while rotating the machine and wavelength shifts due to temperature variations have been experimentally measured up to 860 RPM. A temperature sensitivity of 4.7 pm/°C have been experimentally reached. The ability of this sensor to monitor real time temperature variations of the rotor has been experimentally validated
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Tching, Loïc. "Traitement générique des interactions haptiques pour l'assemblage d'objets issus de CAO." Phd thesis, INSA de Rennes, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00470327.
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La simulation d'assemblage CAO en environnement virtuel donne une nouvelle dimension au développement rapide et à moindre coût d'un produit, en permettant de travailler collaborativement autour de la maquette numérique. L'interaction entre l'utilisateur et la simulation suppose que les modèles mécaniques utilisés soient conformes à la réalité, dans la mesure où les résultats de la simulation doivent être proches du comportement des objets matériels réels. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressé au traitement des interactions entre objets 3D, dans le cadre spécifique des assemblages haptiques. L'objectif de la thèse est d'étudier les différents modes de dynamique applicables dans les simulations d'assemblage CAO. Ce domaine de recherche comporte plusieurs verrous technologiques et scientifiques concernant le couplage des interfaces haptiques avec des moteurs de simulation dynamique. La contrainte de temps interactif, très restrictive, impose à toutes méthodes dynamiques de détecter des collisions et calculer des efforts de contact de manière très rapide et avec des critères forts de stabilité mécanique. Dans ce contexte, nous proposons d'appliquer les technologies de l'interaction haptique, pour la réalisation d'assemblages mécaniques issus de la CAO. Parmi les nombreux facteurs qui influencent le degré de réalisme d'une simulation interactive d'assemblage, nous nous concentrons sur le réalisme des comportements physiques des objets 3D simulés ainsi que sur les performances de l'utilisateur dans la réalisation de tâches d'assemblage. Dans le cadre précis des simulations haptiques, nous proposons de traiter simultanément ces deux facteurs. Au sein d'une même simulation d'assemblage, l'utilisateur doit pouvoir percevoir des comportements dynamiques réalistes lors d'interactions élémentaires avec l'environnement virtuel, ainsi que pouvoir réaliser des tâches d'A/D de manière efficace. Dans les simulations d'assemblage, nous avons identifié deux phases de manipulation où le traitement dynamique des contacts peut être réalisé~: soit de manière contrainte pour aider les utilisateurs à positionner des objets dans l'espace, soit de manière non contrainte pour obtenir un rendu haptique réaliste des interactions. L'approche proposée consiste donc à séparer les interactions liées à l'exploration des scènes haptique, des interactions liées aux assemblages. Au sein d'une même simulation d'assemblage, nous proposons d'utiliser des modèles de traitement dynamique non contraint pour les phases exploratoires et l'utilisation de modèles de dynamique contrainte pour réaliser les assemblage haptiquement. Dans une première contribution, nous proposons de baser la simulation haptique sur une modélisation rigoureuse de la mécanique~: pour rendre compte de comportements réalistes des objets, nous utilisons les méthodes de dynamique non régulière, et particulièrement des approches de non smooth contact dynamics (NSCD). Dans une deuxième contribution, nous proposons d'identifier les différentes étapes qui composent l'assemblage interactif, pour assister l'utilisateur dans la réalisation de tâches de montage et de démontage. Cette assistance consiste en un guidage virtuel des objets, qui contraint géométriquement et cinématiquement les mouvements des objets à assembler. Nous présentons une nouvelle méthode de guidage, baptisée guidage virtuel contraint, qui applique des contraintes cinématiques aux objets, en fonction des tâches à réaliser. La transition entre le mode exploratoire, géré par dynamique non contrainte et le mode assemblage, géré par dynamique contrainte, est assuré par un guidage géométrique inspiré des virtual fixtures, qui constitue une troisième contribution.
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Vermot, Des Roches Guillaume. "Simulation fréquentielle et temporelle du crissement. Application à la conception de freins automobiles industriels." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00589951.
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Le crissement de frein est une nuisance sonore classique dans l'automobile. L'augmentation des coefficients de friction et la réduction de la masse mènent aujourd'hui à de hauts niveaux vibratoires dans les fréquences auditives, et ces problèmes de qualité se traduisent par des pénalités économiques aux équipementiers, bien qu'il n'existe pas de méthode robuste de conception. La pratique industrielle repose donc sur de coûteuses phases de prototypage et d'ajustement. L'évolution de la puissance de calcul permet le calcul de grands assemblages mécaniques mais les études vibratoires non-linéaires restent généralement hors de portée. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est de fournir, dès les phases de conception, des outils de conception numérique d'aide à la résolution du crissement. Une méthode de réduction paramétrée utilisant comme base de Rayleigh-Ritz les modes réels du système assemblé permet la génération de modèles réduits très compacts, avec modes réels exacts. La méthode proposée d'ajustement des modes de composants utilise les modes libres de composants comme degrés de liberté explicites. L'étude des sensibilités et la réanalyse d'un assemblage en fonction de modifications à l'échelle d'un composant deviennent possibles. Les études temporelles non-linéaires sont rendues possibles par deux développements. Un schéma de Newmark non-linéaire modifié et un Jacobien fixe adapté aux vibrations de contact sont introduits. Le frein est réduit en un superélément avec modes réels exacts et une zone non réduite au niveau du contact. Un ensemble d'outils de conception est illustré sur un modèle industriel de frein. La stabilité instantanée et les trajectoires de modes complexes sont étudiées. Les interactions modales et les phénomènes non-linéaires au sein des cycles limites sont alors mieux compris. Des corrélations temps/fréquence sont obtenues par l'identification modale instantanée et une décomposition espace-temps. La grande utilité d'un modèle temporel d'amortissement modal est illustrée. Enfin, la modification d'un composant critique au crissement est testée et validée.
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Collette, Cyrille. "Commande dynamique d'humains virtuels : équilibre robuste et gestion des tâches." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066626.
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Kane, Malal. "Contribution à l'étude de l'influence de la rugosité et des effets non-Newtoniens dans les contacts sévères lubrifiés." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0008/these.pdf.
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L'étude entreprise dans cette thèse vise à mettre en place un nouveau modèle composé d'une partie analytique et d'une partie numérique utilisant de nouvelles techniques d'analyse dite d'homogénéisation et pouvant prendre en compte la géométrie locale et un comportement non Newtonien des fluides. Les diverses simulations numériques que nous avons effectuées ont permis de valider les équations homogénéisées que nous avons établies ainsi que les modèles numériques mis en œuvre. Le logiciel développé permet de traiter avec rigueur n'importe quel type de rugosité ( quelconque, anisotrope ou quelconques ) et des lois de comportement de fluide de type Maxwell ( visqueux, viscoélastique, voscoélastoplastique )The study undertaken in this thesis aims at setting up a new model made up of a digital part using of new techniques of analysis and being able to take into account the local geometry and the non-Newtonian effects. Various the digital simulations that we carried out made it possible to validate the homogenized equations which we established as well as the digital model implemented. The development software makes it possible to treat with rigour any type of roughness and the laws of behaviour of the Maxwell type
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Kane, Malal Bou-Saïd Benyebka. "Contribution à l'étude de l'influence de la rugosité et des effets non-Newtoniens dans les contacts sévères lubrifiés." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=kane.
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Thorin, Anders. "Modèle non-régulier de la touche de piano à queue." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00939493.
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Le mécanisme de la touche de piano à queue sert à propulser le marteau vers les cordes. Ce mécanisme permet au pianiste de contrôler avec précision la vitesse et l'instant d'impact du marteau sur la corde. Il est raisonnable de penser que c'est le comportement dynamique de la touche qui permet cette contrôlabilité. Avec pour perspective l'amélioration du rendu haptique des claviers numériques, cette thèse propose une méthode de simulation d'un modèle complet du mécanisme. Le son généré par la vibration qui suit l'impact du marteau sur les cordes n'entre pas dans le cadre de l'analyse. Des modèles du mécanisme comportant plusieurs degrés de liberté, des frottements et des contacts intermittents, ont été proposés depuis une quinzaine d'années. Notre approche se distingue de celles suivies jusqu'ici par un changement du point de vue adopté pour valider et pour simuler le modèle. En se fondant sur l'étude approfondie d'un modèle à un degré de liberté, il est en effet montré que la simulation d'un modèle dynamique complet doit se faire à l'aide d'un pilotage en déplacement, tandis que les travaux récents et anciens présentent des simulations pilotées en force. Une analyse des problèmes numériques liés aux discontinuités de vitesses survenant au sein du mécanisme durant l'enfoncement de la touche est présentée. Ils sont résolus par des méthodes de dynamique non-régulière implémentées dans le logiciel XDE. Les résultats sont présentés sous forme de comparaison avec les mesures expérimentales. La plupart des irrégularités des forces mesurées se retrouvent dans les forces simulées, en jeu piano comme en jeu forte. Les simulations rendent également bien compte de la cinématique de chaque élément du mécanisme. Une analyse de sensibilité du comportement dynamique aux paramètres du modèle est enfin exposée.