Méthodes de réduction pour le recalage. Application au cas d'Ariane 5

This thesis addresses model reduction methods for vibration applications, with an emphasis on cases related to FEM model updating.Cette thèse s'intéresse au recalage de modèles dynamiques, processus d'optimisation au cours duquel on corrige des paramètres du modèle de manière à minimiser une distance calcul-essai. A chaque itération, de nombreuses quantités doivent être déterminées (modes de la structure, sensibilités, localisation d'erreur, etc.). Ainsi le recalage fait intervenir des calculs particulièrement coûteux. C'est pourquoi on développe dans un premier temps une méthode de résolution approchée, applicable à divers problèmes rencontrés en analyse modale et plus particulièrement dans le recalage. Cette méthode, dénommée "méthode d'itération sur les résidus", est ainsi appliquée au calcul de modes (de structures élastiques ou amorties, couplées ou non avec un fluide), à la résolution d'une méthode d'expansion ou encore au calcul de sensibilités. Des comparaisons avec des méthodes existantes montrent, sur des modèles industriels, des performances extrêmement intéressantes tout en gardant une méthodologie unifiée, simple de mise en oeuvre. Dans un deuxième temps, on expose les divers outils utilisés pour le recalage. Sur ce sujet, les contributions principales de cette thèse sont l'introduction d'une démarche systématique pour la détermination de la visibilité d'erreurs, ainsi qu'une méthode de placement de capteurs pour localiser un défaut donné. Finalement, ces outils sont appliqués au recalage des modèles de l'étage principal cryotechnique et de l'étage supérieur cryotechnique d'Ariane 5

Méthodes de réduction pour le recalage (Application au cas d'Ariane 5)

Cette thèse s'intéresse au recalage de modèles dynamiques, processus d'optimisation au cours duquel on corrige des paramètres du modèle de manière à minimiser une distance calcul-essai. A chaque itération, de nombreuses quantités doivent être déterminées (modes de la structure, sensibilités, localisation d'erreur, etc.). Ainsi, le recalage fait intervenir des calculs particulièrement coûteux. C'est pourquoi on développe dans un premier temps une méthode de résolution approchée, applicable à divers problèmes rencontrés en analyse modale et plus particulièrement dans le recalage. Cette méthode, dénommée méthode d'itération sur les résidus, est ainsi appliquée au calcul de modes (de structures élastiques ou amorties, couplées ou non avec un fluide), à la résolution d'une méthode d'expansion ou encore au calcul de sensibilités. Des comparaisons avec des méthodes existantes montrent, sur des modèles industriels, des performances extrêmement intéressantes tout en gardant une méthodologie unifiée, simple de mise en œuvre. Dans un deuxième temps, on expose les divers outils utilisés pour le recalage. Sur ce sujet, les contributions principales de cette thèse sont l'introduction d'une démarche systématique pour la détermination de la visibilité d'erreurs, ainsi qu'une méthode de placement de capteurs pour localiser un défaut donné. Finalement, ces outils sont appliqués au recalage des modèles de l'étage principal cryotechnique et de l'étage supérieur cryotechnique d'Ariane 5.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Expansion par minimisation du résidu dynamique

International audienceL'expansion par minimisation du résidu dynamique (MDRE) cherche à estimer la réponse de modes propres expérimentaux sur tous les Degrés De Liberté (DDLs) d'un modèle éléments Finis (EF) en minimisant la somme pondérée d'une erreur de modèle et d'une erreur sur les mesures. On présente ici une méthode de résolution itérative de ce problème d'expansion, qui permet son application à des modèles de taille industrielle. La capacité des résidus dynamiques issus de l'expansion à localiser des erreurs est ensuite évaluée pour des expériences simulées avec des défauts connus, sur un modèle de couvre-culasse Renault comportant 16,840 DDLs

Détermination de l'effort de contact pantographe-caténaire par méthode inverse

La connaissance de l'effort de contact entre le pantographe et la caténaire est un élément essentiel de l'évaluation de la qualité du captage du courant. La SNCF étudie cet effort pour qualifier le matériel et les infrastructures nouvelles, ou en vue de détecter les défauts dans la caténaire. La méthode de mesure utilisée jusqu'à présent, basée sur une hypothèse d'archet rigide, a une bande passante limitée bien en deçà de la première fréquence propre de l'archet. Pour franchir cette limitation, notamment pour les trains à grande vitesse, et pour la détection de défaut par analyse de la signature vibratoire, une nouvelle méthodologie, basée sur la prise en compte des modes propres de l'archet, est proposée. Vibratec développe depuis plusieurs années des méthodes inverses [6,7] pour remonter aux efforts injectés à partir des vibrations mesurées. L'originalité du contact pantographe caténaire réside dans le fait que la position du point de contact est une inconnue du problème. La méthode inverse utilisée est basée sur l'analyse modale des premiers modes de l'archet. L'écriture de l'équilibre dynamique de l'archet permet d'aboutir à un système d'équations dont la résolution donne le module de l'effort et son point d'application. Les résultats obtenus sur un dispositif expérimental de validation, à partir d'une base modale limitée aux 3 premiers modes de l'archet, montrent un gain important sur la bande utile de la mesure, qui passe de 45 Hz à 120 Hz. Par la suite, la bande passante pourra encore être étendue en considérant davantage de modes de déformation de l'archet. Un utilitaire a été développé sous Matlab pour la mise en œuvre de la méthode à partir de données expérimentales

Using modal damping for full model transient analysis. Application to pantograph/catenary vibration

International audienceExperimentally, modal damping is known to allow a relatively accurate representation of damping for wide frequency ranges. For transient simulation of full finite element models, viscous damping is very often the only formulation that is associated with an acceptable computation time. In the absence of a proper material damping model, it is common to assume Rayleigh damping, where the viscous matrix is a linear combination of the mass and stiffness, or piece-wise Rayleigh damping. This representation very often results in modal damping ratios that do not correspond to the physical reality that can be tested. One thus introduces an implicit representation of the viscous matrix that allows transient time simulation with minor time penalty, while using a much more appropriate damping representation. Modal amplitudes are also considered to post-process time simulations and analyze damping levels. When studying vibrations induced by the passage of pantographs under a catenary, the high modal density of catenaries and the load moving over a large part of the model is a strong motivation to use full model transient analysis. Modal damping is shown to be a practical tool to analyze the properties of this complex system