Evaluation of the effectiveness of the interval computation method to simulate the dynamic behavior of subdefinite system: application on an active suspension system

International audienceA new design approach based on methods by intervals adapted to the integration of the simulation step at the earliest stage of preliminary design for dynamic systems is proposed in this study. The main idea consists on using the interval computation method to make a simulation by intervals in order to minimize the number of simulations which allow obtaining a set of solutions instead of a single one. These intervals represent the domains of possible values for the design parameters of the subdefinite system. So the parameterized model of the system is solved by interval. This avoids launching n simulations with n values for each design parameter. The proposed method is evaluated by several tests on a scalable numerical example. It has been applied to solve parameterized differential equations of a Macpher-son suspension system and to study its dynamic behavior in its passive and active form. The dynamic model of the active suspension is nonlinear but linearisable. It is transformed into a parameterized state equation by intervals. The solution to this state equation is given in the form of a matrix exponential. Three digital implementations of exponential have been tested to obtain convergent results. Simulations results are presented and discussed

Contribution à la prise en compte d'exigences dynamiques en conception préliminaire de systèmes complexes

Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson.This thesis deals with design problems of a complex technical system. The objective is to find a design process which the static design of the initial architecture of a system meets from the first static and dynamic requirements with no need to resize it. Thus, we propose a new design approach which the consideration of static and dynamic requirements is done simultaneously and globally in the preliminary design phase. This approach is based on the requirements to determine admissible solutions and uses set-based methods such as interval computation and constraint propagation. Indeed, the design variables are expressed by intervals and the static and dynamic requirements are implemented in a NCSP model. The dynamic requirements are more difficult to integrate. They represent the functional requirements of the system, the resonance and stability criteria, controllability and transmittance. On the one hand, we succeed to integrate the dynamic behavior of a technical system in the form of ordinary differential equation by intervals. On the other hand, we formalize the dynamic requirements in the form of algebraic constraints defined by a set of equations and inequalities. The generated solution is the set of acceptable values of design variables satisfying simultaneously static and dynamic requirements. This coupling between the static and dynamic sizing steps in the proposed design approach avoids over- sizing of the system as the dynamic requirements involved in the choice of safety factors. Il also avoid resizing loops in case of failure, which saves significant computation time and reduce the cost of design. The proposed design approach is applied on the sizing of a MacPherson active suspension system.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Numerical modeling of shape memory alloy problem in presence of perturbation: application to Cu-Al-Zn-Mn specimen

This paper proposes a methodology for taking into consideration uncertainties based on polynomial chaos (PC). The proposed approach is used in order to determine the response of Cu-Al-Zn-Mn shape memory alloy specimen with uncertainties associated to material parameters. The simulation results are obtained by PC method. The proposed method seems to be an efficient probabilistic tool. It is worth mentioning that PC approach is an interesting alternative for the parametric studies. This technique is more efficient compared to MC approach

Optimisation fiabiliste d’une structure en alliage à mémoire de forme

L’objectif de l’optimisation fiabiliste (RBDO) est de trouver le meilleur compromis entre la sécurité et le coût. Plusieurs méthodes, telles que la méthode hybride (HM) et la méthode des facteurs optimaux de sûreté (OSF), sont développées pour atteindre cet objectif. Ces méthodes ont été appliquées uniquement pour les matériaux usuels. Néanmoins, le progrès effectué dans le domaine de l’élaboration de matériaux a conduit à l’utilisation des matériaux “intelligents” tel qua l’alliage à mémoire de forme (SMA). Dans ce papier, nous proposons une extension de ces méthodes dans le cas des structures formées en SMA pour étudier l’efficacité des méthodes proposées

Diurnal Variation of Short-Term Repetitive Maximal Performance and Psychological Variables in Elite Judo Athletes

Objectives: The aim of this study was to examine the effect of time of day on short-term repetitive maximal performance and psychological variables in elite judo athletes.Methods: Fourteen Tunisian elite male judokas (age: 21 ± 1 years, height:172 ± 7 cm, body-mass: 70.0 ± 8.1 kg) performed a repeated shuttle sprint and jump ability (RSSJA) test (6 m × 2 m × 12.5 m every 25-s incorporating one countermovement jump (CMJ) between sprints) in the morning (7:00 a.m.) and afternoon (5:00 p.m.). Psychological variables (Profile of mood states (POMS-f) and Hooper questionnaires) were assessed before and ratings of perceived exertion (RPE) immediately after the RSSJA.Results: Sprint times (p > 0.05) of the six repetition, fatigue index of sprints (p > 0.05) as well as mean (p > 0.05) jump height and fatigue index (p > 0.05) of CMJ did not differ between morning and afternoon. No differences were observed between the two times-of-day for anxiety, anger, confusion, depression, fatigue, interpersonal relationship, sleep, and muscle soreness (p > 0.05). Jump height in CMJ 3 and 4 (p < 0.05) and RPE (p < 0.05) and vigor (p < 0.01) scores were higher in the afternoon compared to the morning. Stress was higher in the morning compared to the afternoon (p < 0.01).Conclusion: In contrast to previous research, repeated sprint running performance and mood states of the tested elite athletes showed no-strong dependency of time-of-day of testing. A possible explanation can be the habituation of the judo athletes to work out early in the morning

Integrating anaerobic digestion and pyrolysis for treating digestates derived from sewage sludge and fat wastes

P. 32603-32614The coupling of biological and thermal technologies allows for the complete conversion of wastes into energy and biochar eliminating the problem of sludge disposal. The valorisation of fatty residues as co-substrate in a mesophilic digester of a wastewater treatment plant was studied considering an integrated approach of co-digestion and pyrolysis. Four digested samples obtained from co-digestion of sewage sludge and butcher’s fat waste were studied by thermogravimetric analysis. The activation energy corresponding to the sludge pyrolysis was calculated by a non-isothermal kinetic. Arrhenius activation energy was lower for the pyrolysis of a digested grease sample (92 kJ mol−1 obtained by OFW and 86 kJ mol−1 obtained by Vyazovkin) than for the pyrolysis of sewage sludge and its blends (164–190 kJ mol−1 obtained by OFW and 162–190 kJ mol−1 obtained by Vyazovkin). The analysis of the integrated approach of anaerobic co-digestion and pyrolysis of digestates demonstrated that the addition of 3% (w/v) of fat to the feeding sludge results in a 25% increase in the electricity obtained from biogas (if a combined heat and power unit is considered for biogas valorisation) and increasing the fat content to 15% allows for covering all thermal needs for drying of digestate and more than doubles (2.4 times) the electricity production when the scenario of digestion and pyrolysis is contemplated.S

Contribution in the consideration of dynamic requirements in the preliminary design of complex systems

Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson.This thesis deals with design problems of a complex technical system. The objective is to find a design process which the static design of the initial architecture of a system meets from the first static and dynamic requirements with no need to resize it. Thus, we propose a new design approach which the consideration of static and dynamic requirements is done simultaneously and globally in the preliminary design phase. This approach is based on the requirements to determine admissible solutions and uses set-based methods such as interval computation and constraint propagation. Indeed, the design variables are expressed by intervals and the static and dynamic requirements are implemented in a NCSP model. The dynamic requirements are more difficult to integrate. They represent the functional requirements of the system, the resonance and stability criteria, controllability and transmittance. On the one hand, we succeed to integrate the dynamic behavior of a technical system in the form of ordinary differential equation by intervals. On the other hand, we formalize the dynamic requirements in the form of algebraic constraints defined by a set of equations and inequalities. The generated solution is the set of acceptable values of design variables satisfying simultaneously static and dynamic requirements. This coupling between the static and dynamic sizing steps in the proposed design approach avoids over- sizing of the system as the dynamic requirements involved in the choice of safety factors. Il also avoid resizing loops in case of failure, which saves significant computation time and reduce the cost of design. The proposed design approach is applied on the sizing of a MacPherson active suspension system

Contribution à la prise en compte d'exigences dynamiques en conception préliminaire de systèmes complexes

This thesis deals with design problems of a complex technical system. The objective is to find a design process which the static design of the initial architecture of a system meets from the first static and dynamic requirements with no need to resize it. Thus, we propose a new design approach which the consideration of static and dynamic requirements is done simultaneously and globally in the preliminary design phase. This approach is based on the requirements to determine admissible solutions and uses set-based methods such as interval computation and constraint propagation. Indeed, the design variables are expressed by intervals and the static and dynamic requirements are implemented in a NCSP model. The dynamic requirements are more difficult to integrate. They represent the functional requirements of the system, the resonance and stability criteria, controllability and transmittance. On the one hand, we succeed to integrate the dynamic behavior of a technical system in the form of ordinary differential equation by intervals. On the other hand, we formalize the dynamic requirements in the form of algebraic constraints defined by a set of equations and inequalities. The generated solution is the set of acceptable values of design variables satisfying simultaneously static and dynamic requirements. This coupling between the static and dynamic sizing steps in the proposed design approach avoids over- sizing of the system as the dynamic requirements involved in the choice of safety factors. Il also avoid resizing loops in case of failure, which saves significant computation time and reduce the cost of design. The proposed design approach is applied on the sizing of a MacPherson active suspension system.Cette thèse traite de problématique de dimensionnement d'un système technique complexe. L'objectif est de proposer et d'outiller un processus de conception selon lequel le dimensionnement statique de l'architecture initiale d'un système satisfait dès le début les exigences statiques et dynamiques sans nécessité de redimensionnement. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle démarche de conception dans laquelle la prise en compte des exigences statiques et dynamiques est effectuée de maniéré simultanée et globale dans la phase de conception préliminaire. Cette démarche se base sur les exigences pour déterminer les solutions admissibles et utilise des méthodes de résolution ensemblistes telles que la méthode de calcul par intervalle et la méthode de propagation par contraintes. En effet, les variables de conception sont exprimées par intervalles et les exigences statiques et dynamiques sont implémentées dans un même modèle NCSP. Les exigences dynamiques sont plus difficiles à intégrer. Il s'agit des exigences fonctionnelles du système, de la résonance et des critères de stabilité, de commandabilité et de transmittance. Dans un premier temps, nous avons réussi à intégrer le comportement dynamique d'un système technique sous forme d'équation différentielle ordinaire par intervalles et dans un deuxième temps, nous avons traduit les exigences dynamiques sous forme de contraintes algébriques définies par un ensemble d'équations et inéquations. La solution générée représente les valeurs admissibles des variables de conception satisfaisant simultanément les exigences statiques et dynamiques imposées. Ce couplage entre le dimensionnement statique et dynamique dans l'approche de conception proposée permet d'éviter le sur-dimensionnement puisque les exigences dynamiques interviennent dans le choix des coefficients de sécurité, et d'éviter les boucles de redimensionnement en cas d'échec ce qui permet de gagner en temps de calcul et de réduire le coût de conception. La démarche de conception proposée est validée par application sur le cas de dimensionnement d'un système de suspension active MacPherson

Banc d'essai et procédure pour la caractérisation des éléments d'un SCA par un système "2N-ports" avec écoulement (validation et application à des sources aéroacoustiques)

COMPIEGNE-BU (601592101) / SudocSudocFranceF