Добірка наукової літератури з теми "Indicateurs vibratoires"

Les auteurs du présent article ont mis en place en Licence Professionnelle Acoustique et Vibrations Mention Acoustique et Environnement Sonore de l’Université de Montpellier un certain nombre de travaux pratiques mettant en jeu des procédés d’analyse vibratoire. Sous forme de travaux pratiques, les étudiants démarrent par appréhender le principe simple de l’analyse spectrale à travers un exemple ludique de l’enregistrement vibratoire d’un ventilateur et de défauts type balourd, puis mettent en place une étude plus approfondie d’écoute de motoréducteur et de roulement à billes à partir de l’analyse temps/fréquence. Après synthèse de celleci, les étudiants peuvent donc distinguer les composantes transitoires et stationnaires et ainsi discriminer les indicateurs de défaut soumis à une méthode comparative pour ensuite mettre en œuvre un procédé de prise de décision de conformité. L’article reprend la description du matériel, la méthodologie et les performances atteintes à travers l’illustration de plusieurs exemples.

La caractérisation de l’aléa sismique constitue un enjeu majeur dans le domaine du génie civil. En ingénierie des vibrations, il n’existe pas de domaine d’étude similaire bien que cette question soit décisive pour la prédiction de l’impact et de la gêne occasionnée (population, environnement, ouvrages, industrie de pointe). Cette caractérisation passe nécessairement par la connaissance des diverses sources de vibrations : exploitation des infrastructures (ferrées et routières), travaux de construction ou de rénovation (vibrofonçage, battages). Elle dépend fortement du mode de propagation des ondes mécaniques entre la source et le récepteur selon les sols (sites) et leur stratification. La nocivité des vibrations (i.e. capacité à occasionner des dégâts) dépendra donc du type de source, de la propagation, mais également de la réponse dynamique du récepteur exprimée en fonction de ses propriétés modales. Dans cet article, des simulations numériques sont combinées à des enregistrements de vibrations, liées à l’exploitation d’infrastructures ou engendrées par des chantiers. Dans l’hypothèse de sols à comportement viscoélastique et pour une configuration stratigraphique donnée, les niveaux de vibrations envisageables à la surface libre s’estiment en fonction de la distance à la source. Les enregistrements considérés permettent d’identifier des indicateurs pertinents et de proposer une classification simplifiée des sources et des sites. On combine ainsi les caractéristiques spectrales des sources (représentées par leur Transformée de Fourier) et la propagation entre la source et le récepteur au moyen d’une fonction de transfert (rapport spectral entre vibration à une distance donnée et celle au niveau de la source). La correspondance entre les propriétés spectrales des sources et celles d’un site donné est quantifiée par le facteur d’immunité (IMF) indépendamment du récepteur à considérer. Cette quantification représente l’ « aléa vibratoire » qui indique le niveau vibratoire attendu en entrée au niveau du récepteur. Ceci est similaire à la définition de l’aléa sismique utilisée dans l’Eurocode 8 pour les études de dimensionnement et renforcement sismique. En utilisant les paramètres comme le gradient de vitesse et le contenu spectral des enregistrements, les effets induits ont été analysés pour de multiples sources. Des indicateurs pertinents (vitesse moyenne à faible profondeur et gradient de vitesse) sont introduits afin de proposer une classification simplifiée de l’aléa vibratoire pour les différentes sources considérées. En cas d’absence de mesure pour une source et un site donnés, cette classification empirique pourra être utilisée afin d’estimer le niveau vibratoire attendu en entrée d’un récepteur.

Les systèmes VHMS (Vibration Health Monitoring System) installés sur les hélicoptères ont un rôle stratégique pour augmenter la sécurité en vol des opérateurs et passagers. Ces systèmes consistent à enregistrer des données opérationnelles en vol, en particulier de nature vibratoire, et à surveiller l’intégrité des ensembles mécaniques par le biais d’indicateurs issus du traitement des signaux. Le principe de base se fonde sur le postulat que l’apparition d’un mode de défaillance engendre une évolution caractéristique des valeurs des indicateurs. Une limite rencontrée par les systèmes VHMS est cependant liée à la forte dépendance des indicateurs aux conditions de vol qui, pour les hélicoptères, sont susceptibles de varier rapidement et de manière complexe. Ces variations, aujourd’hui difficilement maîtrisées, peuvent masquer la signature d’une défaillance mécanique. Il en résulte donc une ambigüité sur l’interprétation de l’origine d’évolution observée des indicateurs. Dans ce manuscrit, des méthodes de normalisation sont développées permettant d’estimer des indicateurs vibratoires normalisés, c’est-à-dire insensibles aux conditions de vol. Dans un premier temps, une revue des méthodes de normalisation couramment utilisées dans la littérature est présentée. Dans un deuxième temps, un cadre statistique paramétrique modélisant les indicateurs vibratoires est proposé et repose sur des modélisations cyclostationnaires du signal vibratoire. Ce cadre paramétrique sera utilisé pour construire deux approches de normalisation des indicateurs vibratoires. La première basée sur le clustering-classification permettant de lier les phases de vol de l’hélicoptère à la statistique de l’indicateur vibratoire. Puis, une deuxième basée sur la régression de paramètres de distributions de quantile conditionnées sur les paramètres de vol expliquant la variabilité des indicateurs de santé. En parallèle, une étude de sensibilité permettant d’identifier ses paramètres de vol est menée
The VHMS (Vibration Health Monitoring System) installed on helicopters plays a strategic role in increasing the safety of operators and passengers during flight. These systems consist of recording operational data during flight, particularly vibration-related data, and monitoring the integrity of mechanical components through indicators derived from signal processing. The basic principle is based on the assumption that the appearance of a failure mode generates a characteristic evolution of indicator values. However, one limitation of VHMS systems is the strong dependence of indicators on flight conditions, which can vary rapidly and complex for helicopters. These variations, which are difficult to control, can mask the signature of a mechanical failure, resulting in ambiguity in interpreting the origin of the observed indicator evolution. In this manuscript, normalization methods are developed to estimate normalized vibration indicators, which are insensitive to flight conditions. First, a review of normalization methods commonly used in the literature is presented. Second, a parametric statistical framework modeling vibration indicators is proposed based on cyclostationary modeling of the vibration signal. This parametric framework will be used to construct two approaches to normalizing vibration indicators. The first approach is based on clustering-classification, linking the helicopter flight phases to the statistics of the vibration indicator. Then, a second approach is based on the regression of quantile distribution parameters conditioned on flight parameters that explain the variability of health indicators. In parallel, a sensitivity analysis is conducted to identify these flight parameters

Le monde de l’industrie et des transports dispose de machines et d’installations de plus en plus performantes et complexes. Ils ne peuvent être exempts de perturbations et de défaillances, influant sur la qualité du produit, pouvant provoquer l’arrêt immédiat d’une machine et porter atteinte au bon fonctionnement d’un système de production entier. Le diagnostic de ces machines, s’appuie essentiellement sur la surveillance de symptômes liés à différentes conditions de dégradation. Ces symptômes peuvent être tirés de diverses sources d’information, parmi lesquelles l’analyse vibratoire et acoustique occupe une place prépondérante. Aujourd'hui, de nombreuses techniques efficaces sont bien établies, ancrées sur des outils puissants offerts notamment par la théorie des processus cyclostationnaires. La complexité de ces outils exige un expert pour les utiliser et les interpréter. La présence continue d’un expert est difficilement réalisable et couteuse. Des indicateurs d’état de machines tournantes existent dans la littérature mais ils sont conçus sous l'hypothèse de conditions de fonctionnement parfaites. Ces travaux restent limités, dispersés et généralement non soutenus par des cadres théoriques. Le principal objectif de cette thèse est de réduire le recours à l'intervention humaine en proposant des stratégies pour concevoir deux indicateurs optimaux qui résument l'information de diagnostic en une valeur scalaire. Ces stratégies sont élaborées en distinguant deux familles dans le diagnostic : le cas où les informations sur les défauts sont connues et celle où elles sont inconnues. Ces indicateurs sont destinés à être utilisés dans le cadre d'un processus de diagnostic autonome, sans nécessiter d’intervention humaine, à l’aide des tests d’hypothèses statistiques. La capacité de ces indicateurs est validée sur des données réelles et comparée avec d’autres indicateurs de la littérature en termes de performance de détection
The industrial and transportation sectors require more and more efficient and complex machines and installations increasing the risk of failure and disruption. This can lead to the immediate shutdown of a machine and disrupts the proper functioning of the entire production system. The diagnosis of industrial machines is essentially based on the monitoring of symptoms related to different degradation conditions. These symptoms can be derived from various sources of information, including vibration and acoustic signals. Nowadays, many effective techniques are well established, based on powerful tools offered by the theory of cyclostationary processes. The complexity of these tools requires an expert to use them and to interpret the results based on his/her experience. The continuous presence of the expert is expensive and difficult to achieve in practice. Condition indicators for rotating machines exist in the literature but they are conceived under the assumption of perfect operating conditions. They are limited, dispersed and generally not supported by theoretical frameworks. The main objective of this thesis is to reduce the use of human intervention by proposing strategies to design two optimal indicators that summarize diagnostic information into a scalar value. A distinction is made between two families in diagnosis: the case where prior information on the faults is known and the case where it is unknown. These indicators are designed to be used in an autonomous process without requiring human intervention, using statistical hypothesis tests. The capacity of these indicators is validated on real data and compared with other indicators from the literature in terms of detection performance

La surveillance de santé structurale (SHM) a attiré beaucoup d'attention dans de nombreux domaines tels que l'industrie civile, aéronautique, mécanique, etc., car il est important de surveiller l'état de la structure afin d'éviter des défaillances structurelles imprévues. Le processus d'identification des endommagements à quatre niveaux: existence, localisation, sévérité et prédiction de l'évolution des endommagements peut être partiellement réalisé si un propre indicateur est bien choisi. Il existe différents indicateurs d'endommagements dont la gamme d'application de la fréquence s'étend de la réponse vibratoire à basses fréquences aux régimes ultrasoniques dans la gamme méga hertz.Les structures sandwich sont largement utilisées dans diverses applications d'ingénierie en raison de son rapport rigidité / poids exceptionnellement élevé par rapport aux structures monocoques. Dans ce travail, une structure sandwich a été étudiée et des indicateurs basés sur la réponse vibratoire ont été conçus en utilisant ses caractéristiques de directivité de propagation et d'amortissement relativement élevé de la structure. Des investigations numériques sur différents scénarios d'endommagement (càd, différents types d'endommagement et leurs combinaisons) et une discussion associée sur la plage d'application ont d'abord été effectuées. La configuration expérimentale a été facilement réalisée à l'aide d'un vibromètre laser à balayage Doppler (SLDV). L'endommagement a été détecté avec succès par les indicateurs proposés
Structural health monitoring (SHM) has attracted much attention in many engineering fields like civil, aeronautic, mechanical industry, etc. since it is important to monitor the healthy condition of the operational structure in order to avoid unpredicted structural failure which may have severe consequences. The four-level damage identification process: existence, localization, severity and prediction of damage evolution, can be partly realized if a suitable indicator is chosen. It exists different damage indicators whose application range of frequency spans from vibrational response at low frequencies to the ultrasonic regimes in the mega hertz range.The sandwich structures are widely used in various engineering applications due to its exceptionally high flexural stiffness-to-weight ratio compared to monocoque structures. In this thesis a specified twin-wall sandwich structure in polypropylene was studied and vibration-based indicators were designed by taking use of its relative high damping and propagation directivity characteristics. Numerical investigations on different damage scenarios (i.e., different types of defect and their combinations) and an associated discussion on the range of application were first carried out. Experimental configuration was easily realized with the help of a scanning laser doppler vibrometer (SLDV). Defect was successfully detected by the proposed indicators

Les hélicoptères sont des machines complexes générant une quantité importante de bruit et de vibrations. Il est donc important pour Airbus de savoir en spécifier l’inconfort pour proposer des hélicoptères confortables à leurs clients. La littérature propose une norme pour quantifier le confort vibratoire à partir de mesures d’accélérations (ISO2631-1). Concernant le bruit, des études internes à Airbus ont été réalisées et ont montré que l’inconfort sonore pouvait être modélisé par une fonction de la sonie, de l’acuité, de la tonalité et du niveau en dB(G). Enfin, il n’existe pas de modèle d’inconfort global liant l’inconfort de stimuli sonores et vibratoires simultanés, pour une application à l’hélicoptère. Cette thèse vise à modéliser l’inconfort global en se basant sur ces outils. Plusieurs expériences perceptives visant à faire évaluer l’inconfort de stimuli vibratoires à des volontaires ont été réalisées. Elles ont montré que la norme ISO2631-1 fournit une bonne estimation de l’inconfort vibratoire. Une modification de cette norme prenant en compte la modulation d’amplitude des accélérations permet d’améliorer la qualité prédictive dans le cas de phénomènes de battements. Des expériences similaires ont été réalisées en acoustique, où des participants ont évalué des stimuli sonores sans et avec protections auditives. Dans le premier cas, le modèle d’inconfort développé par Airbus reste valable. Un modèle plus simple basé sur la sonie uniquement permet une meilleure estimation de l’inconfort sonore. Avec protections auditives, l’estimation de l’inconfort n’est pas aussi directe, il faut au préalable filtrer les signaux sonores par les atténuations des protecteurs. Cette thèse a montré que pour des sons d’hélicoptères, les valeurs d’atténuations fournies par les constructeurs sont trop optimistes. Des mesures objectives d’atténuations donnent des valeurs plus faibles, en accord avec les préconisations de l’INRS. Les signaux sonores sont donc filtrés par les atténuations des protecteurs fournies par les constructeurs pénalisées selon l’INRS. Un modèle à partir de la sonie seule permet d’estimer l’inconfort sonore sous protections auditives. Toutefois, les coefficients de ce modèle sont différents du modèle obtenu pour une écoute sans protections. Enfin, des volontaires ont estimé l’inconfort global pour du bruit et des vibrations d’hélicoptères joués simultanément. Les résultats ont montré qu’un modèle d’inconfort global peut être obtenu à partir des indicateurs d’inconfort sonore et des indicateurs d’inconfort vibratoire. Ce modèle est basé sur une régression linéaire à laquelle un terme de couplage a été ajouté, sous la forme de la valeur absolue de la différence entre l’indicateur sonore et l’indicateur vibratoire. Un modèle simplifié permet de s’affranchir des mesures vibratoires à l’assise et au dossier et permet d’estimer l’inconfort à partir de mesures de bruit et d’accélérations aux pieds, pour un siège donné
Helicopters are complex machines generating a significant amount of noise and vibration. It is therefore important for Airbus to be able to specify the discomfort to offer comfortable helicopters to their customers. The literature proposes a standard to quantify vibration comfort from acceleration measurements (ISO2631-1). Concerning noise, internal Airbus studies have been carried out and have shown that noise discomfort can be modelled as a function of loudness, acuity, tone and level in dB(G). Finally, there is no overall discomfort model linking the discomfort of simultaneous sound and vibration stimuli for application to the helicopter. This thesis aims to model global discomfort based on these tools. Several perceptual experiments aimed at evaluating the discomfort of vibratory stimuli in volunteers have been performed. They have shown that the ISO2631-1 standard provides a good estimate of vibratory discomfort. A modification of this standard taking into account the amplitude modulation of accelerations makes it possible to improve the predictive quality in the case of beating phenomena. Similar experiments have been performed in acoustics, where participants evaluated sound stimuli without and with hearing protection. In the first case, the discomfort model developed by Airbus remains valid. A simpler model based on loudness alone allows a better estimation of the sound discomfort. With hearing protectors, the estimation of discomfort is not as direct, the sound signals must first be filtered out by the attenuation of the protectors. This thesis has shown that for helicopter sounds, the attenuation values provided by the manufacturers are too optimistic. Objective attenuation measurements give lower values, in accordance with INRS recommendations. The sound signals are therefore filtered by the attenuations of the protectors provided by the manufacturers penalized according to the INRS. A model based on loudness alone makes it possible to estimate the sound discomfort under hearing protection. However, the coefficients of this model are different from the model obtained for listening without protection. Finally, volunteers estimated the global discomfort for noise and vibrations of helicopters played simultaneously. The results showed that a global discomfort model can be obtained from the noise discomfort indicators and the vibration discomfort indicators. This model is based on a linear regression to which a coupling term was added, in the form of the absolute value of the difference between the noise indicator and the vibration indicator. A simplified model makes it possible to dispense with vibration measurements at the seat and backrest and to estimate discomfort from noise measurements and foot accelerations for a given seat