Identification et localisation des impacts par analyse inverse - Poutre et plaque

L’estimation des forces d’impact par des mesures directes, pour des structures qui sont dans des conditions réelles d’utilisation, est en pratique très difficile voire même impossible. Pour répondre à ce besoin il est souvent fait recours aux méthodes inverses, qui correspondent à la démarche inverse du problème direct : des réponses mesurées sur une structure donnée sont exploitées pour tenter d’en identifier les causes, qui en sont à l’origine. L'approche conduit à créer des fonctions de transfert entre les points d'impact et de mesure sur la structure que ce soit expérimentalement ou numériquement, à mesurer les réponses, et à reconstruire l’effort par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est souvent mal posé, et que les solutions trouvées peuvent ne pas être représentatives du problème réel, du fait de bruits de mesures. Pour obtenir une solution stable avec un sens physique, nous utilisons l’une des méthodes classiques de régularisation, tels que Tikhonov qui semble la plus appropriée. Le problème de caractérisation de l'impact devient plus complexe lorsque le point d’impact est inconnu, par conséquent, nous devons créer les fonctions de transfert entre plusieurs points d'impact et de mesure, et minimiser la fonctionnelle permettant dans un premier temps de localiser l’impact, et dans un second temps d’identifier la force d’impact

Impact force identification with pseudo-inverse method on a lightweight structure for under-determined, even-determined and over-determined cases

Force identification using inverse technique is important especially when direct measurement through force transducer is not possible. Considering the effects of impact excitation force on the integrity of a lightweight structure, impact force identification has become the subject of several studies. A methodology utilising Operating Deflection Shape (ODS) analysis, Frequency Response Function (FRF) measurement and pseudo-inverse method to evaluate the dynamic force is presented. A rectangular plate with four ground supports was used as a test rig to simulate the motions of a simple vehicle body. By using the measured responses at remote points that are away from impact locations and measured FRFs of the test rig, unknown force locations and their time histories can be recovered by the proposed method. The performance of this approach in various cases such as under-determined, even-determined and over-determined cases was experimentally demonstrated. Good and bad combinations of response locations were selected based on the condition number of FRF matrix. This force identification method was examined under different response combinations and various numbers of response locations. It shows that in the over-determined case, good combination of response locations (i.e. low average of condition number of FRF matrix) and high number of response locations give the best accuracy of force identification result compared to under-determined and even-determined cases

CARACTERISATION DES IMPACTS SUR UNE GALERIE « PARE-BLOCS STRUCTURELLEMENT DISSIPANT »

The aim of this thesis is to quantify the hazard of rock fall on a rock-shed structure, and thus able to integrate this structure into a system of detection and warning. For this type of problem, the inverse methods may allow a characterization (identification and location) of the effort sustained by the structure. These methods are widely used for structures like beams and plates under dynamic loads unknown. To resolve this problem, one of the most used approaches is to create transfer functions between impact point and measuring point on the structure experimentally or numerically, measure responses, and find the force history by deconvolution of the signal. It is known that this type of problem is "ill posed". To obtain a stable solution with physical sense, it must generally be used to stabilize either by filtering noise, or by conventional methods of regularization, such as that of Tikhonov. The problem of characterization of impacts on a structure becomes more complex when the impact location is unknown. To resolve this problem, we can use an approach based on the minimization of an objective function representing the error between measured and estimated responses at several points forming a grid on the structure. In the case of a real structure with complex boundary conditions, it is preferable to opt for an experimental approach. A series of tests on simple structures like beams and plates can control the parameters affecting the quality of the force location and identification. To recreate the characteristics of the structure and behavior, an application of the approach on reinforced concrete slab is most appropriate. By using transfer functions obtained experimentally and validated numerically, the location and identification of force history becomes possible. This study opens perspectives to extend the application of inverse methods to characterize the efforts of such breath generated by a flood or an explosion.Cette thèse a pour objectif de quantifier l'aléa rocheux de type chute de blocs sur une galerie pare-blocs et ainsi pouvoir intégrer cette structure dans un système de détection et d'alerte de l'activité d'un versant rocheux. Pour ce type de problème, les méthodes inverses peuvent permettre une caractérisation (identification et localisation) de l'effort subi par la structure. Ces méthodes sont largement utilisées pour des structures de type poutre et plaques sous charges dynamiques inconnues. Pour résoudre ce genre de problème, l'une des approches les plus utilisées est de créer les fonctions de transfert entre des points d'impact et de mesure sur la structure expérimentalement ou numériquement, de mesurer les réponses, et de trouver la force par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est « mal posé ». Afin d'obtenir une solution stable ayant un sens physique, il faut généralement avoir recours à la régularisation soit par filtrage du bruit, soit par des méthodes de régularisation classique, telle que celle de Tikhonov. Le problème de caractérisation des impacts sur une structure devient plus complexe lorsque la localisation du point d'impact est inconnu. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser une approche basée sur la minimisation d'une fonctionnelle représentant l'erreur entre les réponses mesurées et estimées en plusieurs points formant un quadrillage sur la structure. Dans le cas d'une structure en situation réelle avec des conditions aux limites complexes, Il est préférable d'opter pour une approche expérimentale. Une série d'essai sur des structures simples de type poutre et plaque permet de contrôler les paramètres influants sur la qualité de reconstruction de l'effort. Afin de recréer les caractéristiques de la structure et son comportement, une application de la démarche sur une dalle en béton armé s'avère la plus appropriée. En utilisant les fonctions de transfert obtenues expérimentalement et validées numériquement, la localisation des efforts et l'identification de leurs historiques devient possible. Cette étude ouvre les perspectives d'étendre l'application des méthodes inverses à la caractérisation des efforts de type souffle générés par une avalanche ou par une explosion

Identification et localisation des impacts par analyse inverse

Pour répondre aux besoins d’estimer les sollicitations que subit un ouvrage en situation réelle, on a recours aux méthodes inverses: on exploite des réponses mesurées sur une structure pour tenter d’en identifier les causes, c’est-à-dire, les forces d’excitation à l’origine. Le but de ce travail est d’identifier la force d’impact sur des structures simples de type poutre et/ou plaque par analyse inverse, et localiser  la sollicitation ce qui revient à déterminer le point d’impact

Caractérisation des impacts sur une galerie "pare-blocs structurellement dissipant"

Cette thèse a pour objectif de quantifier l'aléa rocheux de type chute de blocs sur une galerie pare-blocs et ainsi pouvoir intégrer cette structure dans un système de détection et d'alerte de l'activité d'un versant rocheux. Pour ce type de problème, les méthodes inverses peuvent permettre une caractérisation (identification et localisation) de l'effort subi par la structure. Ces méthodes sont largement utilisées pour des structures de type poutre et plaques sous charges dynamiques inconnues. Pour résoudre ce genre de problème, l'une des approches les plus utilisées est de créer les fonctions de transfert entre des points d'impact et de mesure sur la structure expérimentalement ou numériquement, de mesurer les réponses, et de trouver la force par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est mal posé . Afin d'obtenir une solution stable ayant un sens physique, il faut généralement avoir recours à la régularisation soit par filtrage du bruit, soit par des méthodes de régularisation classique, telle que celle de Tikhonov. Le problème de caractérisation des impacts sur une structure devient plus complexe lorsque la localisation du point d'impact est inconnu. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser une approche basée sur la minimisation d'une fonctionnelle représentant l'erreur entre les réponses mesurées et estimées en plusieurs points formant un quadrillage sur la structure. Dans le cas d'une structure en situation réelle avec des conditions aux limites complexes, il est préférable d'opter pour une approche expérimentale. Une série d'essai sur des structures simples de type poutre et plaque permet de contrôler les paramètres influents sur la qualité de reconstruction de l'effort. Afin de recréer les caractéristiques de la structure et son comportement, une application de la démarche sur une dalle en béton armée s'avère la plus appropriée. En utilisant les fonctions de transfert obtenues expérimentalement et validées numériquement, la localisation des efforts et l'identification de leurs historiques devient possible. Cette étude ouvre les perspectives d'étendre l'application des méthodes inverses à la caractérisation des efforts de type souffle générés par une avalanche ou par une explosion.The aim of this thesis is to quantify the hazard of rock fall on a rock-shed structure, and thus able to integrate this structure into a system of detection and warning. For this type of problem, the inverse methods may allow a characterization (identification and location) of the effort sustained by the structure. These methods are widely used for structures like beams and plates under dynamic loads unknown. To resolve this problem, one of the most used approaches is to create transfer functions between impact point and measuring point on the structure experimentally or numerically, measure responses, and find the force history by deconvolution of the signal. It is known that this type of problem is "ill posed". To obtain a stable solution with physical sense, it must generally be used to stabilize either by filtering noise, or by conventional methods of regularization, such as that of Tikhonov. The problem of characterization of impacts on a structure becomes more complex when the impact location is unknown. To resolve this problem, we can use an approach based on the minimization of an objective function representing the error between measured and estimated responses at several points forming a grid on the structure. In the case of a real structure with complex boundary conditions, it is preferable to opt for an experimental approach. A series of tests on simple structures like beams and plates can control the parameters affecting the quality of the force location and identification. To recreate the characteristics of the structure and behavior, an application of the approach on reinforced concrete slab is most appropriate. By using transfer functions obtained experimentally and validated numerically, the location and identification of force history becomes possible. This study opens perspectives to extend the application of inverse methods to characterize the efforts of such breath generated by a flood or an explosion.CHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Identification et localisation des impacts par analyse inverse - Poutre et plaque

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.International audienceL’estimation des forces d’impact par des mesures directes, pour des structures qui sont dans des conditions réelles d’utilisation, est en pratique très difficile voire même impossible. Pour répondre à ce besoin il est souvent fait recours aux méthodes inverses, qui correspondent à la démarche inverse du problème direct : des réponses mesurées sur une structure donnée sont exploitées pour tenter d’en identifier les causes, qui en sont à l’origine. L'approche conduit à créer des fonctions de transfert entre les points d'impact et de mesure sur la structure que ce soit expérimentalement ou numériquement, à mesurer les réponses, et à reconstruire l’effort par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est souvent mal posé, et que les solutions trouvées peuvent ne pas être représentatives du problème réel, du fait de bruits de mesures. Pour obtenir une solution stable avec un sens physique, nous utilisons l’une des méthodes classiques de régularisation, tels que Tikhonov qui semble la plus appropriée. Le problème de caractérisation de l'impact devient plus complexe lorsque le point d’impact est inconnu, par conséquent, nous devons créer les fonctions de transfert entre plusieurs points d'impact et de mesure, et minimiser la fonctionnelle permettant dans un premier temps de localiser l’impact, et dans un second temps d’identifier la force d’impact

Identification et localisation des impacts par analyse inverse - Poutre et plaque

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.International audienceL’estimation des forces d’impact par des mesures directes, pour des structures qui sont dans des conditions réelles d’utilisation, est en pratique très difficile voire même impossible. Pour répondre à ce besoin il est souvent fait recours aux méthodes inverses, qui correspondent à la démarche inverse du problème direct : des réponses mesurées sur une structure donnée sont exploitées pour tenter d’en identifier les causes, qui en sont à l’origine. L'approche conduit à créer des fonctions de transfert entre les points d'impact et de mesure sur la structure que ce soit expérimentalement ou numériquement, à mesurer les réponses, et à reconstruire l’effort par déconvolution du signal. Il est connu que ce type de problème est souvent mal posé, et que les solutions trouvées peuvent ne pas être représentatives du problème réel, du fait de bruits de mesures. Pour obtenir une solution stable avec un sens physique, nous utilisons l’une des méthodes classiques de régularisation, tels que Tikhonov qui semble la plus appropriée. Le problème de caractérisation de l'impact devient plus complexe lorsque le point d’impact est inconnu, par conséquent, nous devons créer les fonctions de transfert entre plusieurs points d'impact et de mesure, et minimiser la fonctionnelle permettant dans un premier temps de localiser l’impact, et dans un second temps d’identifier la force d’impact

Identifiaction et localisation des impacts par analyse inverse-Poutre et placque

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