Contrôle actif de la transparence acoustique de paroi Analyses et résultats expérimentaux

Cet article concerne la réduction de la transparence acoustique de paroi à l'aide du contrôle actif modal purement vibratoire utilisant des capteurs et actionneurs piézoélectriques. Le contrôle modal permet de concentrer l'énergie de commande sur les modes les plus transparents grâce à un nombre réduit de transducteurs. Cette approche nécessitant un modèle de la structure, une technique d'identification expérimentale est utilisée dans laquelle chaque actionneur utilise un modèle identifié unique. Une étude de robustesse montre que ces boucles de contrôle indépendantes ne se perturbent pas

Vibrations induites par le frottement : sensibilité aux paramètres de contrôle

Le grincement est un bruit induit par le frottement dont la nature fugace est très souvent mise en avant expérimentalement. Cet article présente l'étude menée sur un modèle de principe, contenant deux masses en contact frottant et obtenu suite à l'évolution du modèle classique de stick-slip par une démarche de complexité croissante. Alors que l'étude temporelle menée sur ce modèle permet de mettre en évidence l'extrême sensibilité du grincement vis-à-vis des paramètres de contrôle, l'étude modale permet de comprendre l'origine de cette sensibilité grâce au concept d'instabilité modale

Méthode d'identification des efforts appliqués sur une structure vibrante, par résolution et régularisation du problème inverse

On développe une méthode d'identification des efforts qui produisent les vibrations d'une structure, à partir de la connaissance de son champ de déplacement mesuré en un nombre fini de points et de la connaissance à priori de son équation du mouvement. L'identification des efforts est basée sur le calcul du second membre de l'équation du mouvement discrétisée par un schéma aux différences finies. Comme dans la plupart des problèmes inverses, des difficultés se posent et sont dues à une sensibilité extrème aux incertitudes de mesure, introduisant un niveau de bruit élevé sur le résultat. Pour pallier ce problème, une méthode de régularisation originale, nommée R.I.F.F. (Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée), a été mise au point. Elle utilise un fenêtrage spatial et un filtrage dans le domaine des nombres d'onde, où les paramètres de réglage sont étudiés en fonction des caractéristiques physiques de la structure. Plusieurs exemples issus de simulations numériques et d'expérimentations montrent les différentes applications que l'on peut obtenir : identification de forces mécaniques ponctuelles, d'efforts de couplage, de pressions acoustiques pariétales. La méthode a été aussi étendue à l'identification des conditions aux limites en termes d'impédances de translation et de rotation. Enfin, une ébauche de la construction d'opérateur de structure par voie expérimentale est proposée. A partir des déplacements mesurés, on identifie l'opérateur différentiel qui leur correspond et on montre ensuite que cet opérateur peut être utilisé pour l'identification des forces qui excitent la structure

Overview of the RIFF Technique: Source Identification, Defect Detection and in-situ Material Properties Measurement by Verification of the Local Motion Equation

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Vibration source identification using corrected finite difference schemes

International audienceThis paper addresses the problem of the location and identification of vibration excitations from the measurement of the displacement field of a vibrating structure. It constitutes an improvement of the force analysis technique published several years ago. The development is based on the use of the motion equation which is discretized by finite difference schemes approximating spatial derivatives of the displacement. In a first instance, the error due to this approximation is analytically calculated in the case of beams and the low-pass filtering effect of the finite difference schemes in the wavenumber domain is shown. This filter also contains singularities implying bias errors, especially if the spacing between sensors is chosen in order to regularize the problem. In a second instance, a corrected value is applied to the classic schemes used in the force analysis technique, which suppresses completely the singularities of the filter. After the complete description of the corrected force analysis technique on beams, the extension to plates is described, where simulations with noisy data show the very good accuracy one can obtain without the requirement of an added regularization for the excitation identificatio

Force identification by using specific forms of PVDF patches on beams

International audienceThis paper deals with the experimental validation of the use of PVDF Patches for the assessment of spatial derivatives of displacement field. It focuses more exactly on the shear Force Identification by using Specific forms of PVDF patcHes (FISH) on beams. An overview of the theoretical approach is exposed. The principle is based on the use of the weak form of the equation of motion of the beam which allows the shear forces to be extracted at one edge of the sensor when this last has a specific form. The experimental validation is carried out with a cantilever steel beam, excited by a shaker at its free boundary. The validation consists in comparing the shear force measured by the designed sensor glued at the free edge and the directly measured force applied by the shaker. The sensor is made of two patches, called the "stiffness" patch and the "mass" patch. The use of both patches allows one to identify correctly the shear force on a large frequency domain. The use of only the stiffness patch is valid in the low frequency domain and has the advantage to have a frequency-independent gain that allows its use in real time

Design of PVDF sensors for shear force measurements in beams

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Identification of Blocked Forces and Moments of an Oil Pump Fixed on a Test Bench by Using an Inverse Vibration Technique

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Identification of loads of thin structures with the corrected Force Analysis technique: An alternative to spatial filtering regularization

International audienceThe Force Analysis Technique (FAT) is an experimental approach allowing the localization and quantification of loads on mechanical structures. This method is based on a local description of the structure's behavior, and is well established for thin structures (beams, plates, shells) and has recently been extended to complex 3D structures using finite element models. When applied to thin structures, the method is based on finite difference schemes to assess the spatial derivatives of the displacement field, that are valid when the discretization step is small as compared to the structural wavelength (typically more than 5 points by wavelength). The method is also known to necessitate a regularization step, a filtering in the wavenumber domain, that has been found experimentally to be necessary at low frequencies when there is more than 4 measurement points by structural wavelength. In other words, the regularization is necessary over the whole frequency range in which the finite difference-based estimators are valid. A correction of the finite difference estimators used in FAT has been recently proposed for beams and plates, under the acronym CFAT (for corrected FAT). This correction extends the frequency range in which the method is valid, up to a frequency corresponding to the Shannon's limit for the spatial sampling. The consequence is that CFAT can be used over a wide frequency range without any regularization, defined by a number of points by structural wavelength between 4 and 2. The aim of this communication is to show how this property can be used as an alternative to regularization. The size of the finite difference scheme can indeed be adapted as a function of the frequency, for a fixed measurement grid, to make the ratio wavelength over finite difference step between 2 and 4. This approach will be illustrated on an experimental case in which CFAT is used to identify active and passive loads on a vibrating plate

Contrôle actif de la transparence acoustique d'une double paroi

Le mémoire présente les bases de la vibroacoustique ainsi que les différentes approches de contrôle modal pouvant être employées afin d améliorer l isolation acoustique des double parois. Cette stratégie de contrôle nécessite un modèle de la structure. Par conséquent, des modèles analytiques et numériques de poutres, plaques et double parois instrumentées ont été développés. Puis, les différentes approches de contrôle ont été comparées lors de simulations. Des travaux de dimensionnement de la double paroi sont également réalisés afin de minimiser le recouvrement modal de la structure expérimentale. Une double paroi symétrique rectangulaire (600.400.1mm3) en duraluminium est étudié expérimentalement. Elle est équipée de six capteurs PVDF utilisés comme capteurs et deux actionneurs piézoélectriques commandés par un contrôleur modal. En raison de la grande sensibilité de la double paroi à son environnement, une technique d identification rapide des paramètres modaux a été développée au cours de cette thèse. Cette technique d identification a été validée lors de l expérimentation. Ensuite, le contrôleur a été mis en oeuvre expérimentalement sur une double paroi soumise à des excitations aériennes et solidiennes. La transparence acoustique de la double paroi est réduite de façon conséquente. Les méthodes d identification et de contrôle développées pour la double paroi ont ensuite été validées sur une autre structure (paroi simple).This thesis deals with active control of sound transmission double panel. When structures are relatively small and light, the panels have low modal overlap, so in this case, modal control appears to be adapted. It enables limiting the active surface, the number of the control components and concentrating control energy on high radiation efficiency modes. As a first step, vibroacoustic and modal control are introduced. Modal control requires an accurate model of the structure. Consequently, analytical and numerical model of beams, plates and double panels are presented. Next, simulations are performed to evaluate different modal control approaches. Moreover, optimal dimensions of the structure that minimize modal overlap are aimed for. Experiments were conducted on a symmetric rectangular double panel of duraluminium material (600x400x1mm^3). The double panel was clamped between two soundproofed rooms. The structure was equipped with 2 PZT patches used as actuator and 6 PVDF patches used as sensors. It is controlled via a modal controller in case of mechanical and aerial disturbance. The identification procedure developed in this thesis is used to build an experimental model of the double panel. Then, the controller is implemented. Sound power and sound transmission of the controlled double panel are evaluated with sound intensity measurements. The transmission loss of the double panel is significantly improved. Finally, identification and control techniques developed in this work are validated on a simple panel.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF