Figure 1 - uploaded by Thibault Wassereau
Content may be subject to copyright.
![12-Identification de défaut obtenue sur une poutre de 36 cm présentant une entaille de 8 mm en x d = 26 cm. Figure issue de [70].](profile/Thibault-Wassereau/publication/319537820/figure/fig2/AS:669558578872329@1536646613334/dentification-de-defaut-obtenue-sur-une-poutre-de-36-cm-presentant-une-entaille-de-8-mm.jpg)
12-Identification de défaut obtenue sur une poutre de 36 cm présentant une entaille de 8 mm en x d = 26 cm. Figure issue de [70].
Source publication
L’usage croissant des matériaux composites dans l’industrie induit de nouvelles problématiques dans des domaines variés, notamment pour la caractérisation non destructive. Les méthodes courantes comme l’analyse modale ou les éléments finis sont rarement adaptées pour représenter la dynamique vibratoire complexe des structures composites ou quantifi...
Similar publications
L’objectif principal de cette étude est de cartographier les changements spatio-temporels de l’occupation des terres dans la forêt classée de Wari-Maro. L’approche cartographique fondée sur l’utilisation des orthophotoplans de 2003 et des images satellitaires Landsat 8 OLI-TIRS de 2013 a été adoptée pour obtenir les cartes d’occupation des terres e...
Un défi de la modélisation des cultures est de comprendre et de reproduire les hétérogénéités de développement de la végétation à l’échelle du pédon afin de prédire le rendement. Le but de ce travail est de proposer une méthode de spatialisation des modèles de culture par la spatialisation des données d’entrée, notamment de la réserve utile, pour r...
Nous étudions l'impact potentiel du CICE sur le comportement d'exportation des firmes françaises. Notre méthodologie combine des paramètres estimés ex-ante avec l'intensité de traitement observée ex post pour réaliser une évaluation des effets attendus. Selon nos résultats, un effet non négligeable du CICE sur la marge intensive des exportations pe...
Citations
... que l'on peut redéfinir comme [146] ...
Dans ce travail de thèse, il s'agit demieux comprendre si la nature des liaisons entrepièces a une importance sur le comportement dynamiqueet/ou sur le rayonnement acoustique d'unassemblage. Pour aborder l’'analyse, le cas d'étudechoisi est celui de deux poutres assemblées où la liaisonest représentée par une distribution de liaisonsmécaniques (raideur et amortissement). Une mise enéquation analytique de l’assemblage est réalisée. Elleprend en compte le dés-alignement des fibres neutresqui couple des mouvements de traction-compressionet de flexion. Ces équations sont projetées dans lesbases modales libres-libres des structures découpléesdont l’'intérêt et d'y accéder facilement expérimentalement.Dans cette modélisation, l'effet de la liaisonest décrit par une matrice de couplage intermodal.Cette matrice met en évidence la contributiondes modes résonants dans la dynamique de l’assemblageainsi que la contribution des modes rayonnantssur son comportement vibroacoustique. L'étude ducomportement de l'assemblage sous différents typesd'excitation met en évidence des comportements typiquesallant du quasi-découplage au couplage desmouvements incluant des mécanismes de conversions.La transition entre ces comportements typiques etson lien avec les paramètres de liaison est analysée etrévèle qu'un rayonnement significatif peut apparaîtreen raison de l'hybridation des mouvements provoquéepar la liaison. Une démarche expérimentaleest construite et confirme les résultats du modèle.Pour s'affranchir d’une analyse dépendante des excitations,des indicateurs sont construits sur la basede l'inverse de la rigidité dynamique de l’assemblagequi fait office de signature intrinsèque de la liaison.L'ensemble de la démarche est appliqué à deux casd'étude : Poutres collées et poutres boulonnées. Uneouverture vers la prise en compte de non-linéaritésà la liaison est proposée comme perspective
... Techniques expérimentales de caractérisation de l'amortissement vibratoireprobabiliste basée sur le théorème de Bayes, appelé Résolution Inverse Bayésienne (RIB). Cette approche a été principalement utilisée pour l'identification d'efforts[90][91][92][93][94], mais a été étendue à la détermination des paramètres apparents des matériaux[95].Les méthodes RIFF, RIC et RIB peuvent ainsi permettre d'identifier des paramètres structuraux apparents de matériaux composites[96] ou encore de poutres courbes ou des coques[95], comme illustré sur la figure 1.26. Dans ce document, seules les méthodes RIFF et RIC seront utilisées dans le chapitre 3. ...
Les nouvelles contraintes écologiques nécessitent de repenser les véhicules de demain. Un des défis des constructeurs et équipementiers automobiles est l’allègement des véhicules. Une approche est de repenser les mousses d’habillage et leurs emplacements, normalement présentes pour le confort acoustique, pour dissiper l’énergie vibratoire des caisses automobiles à la place de dispositifs ajoutés sur les tôles.Dans des structure bicouches « plaque acier - matériau poreux », les phénomènes d’amortissement (externe, interne ou d’interface) et leurs modèles (visqueux, hystériques, frottement, …) associés sont multiples, avec une dépendance en espace et en fréquence importante. Dans cette thèse, les paramètres usuellement utilisés pour décrire la dissipation d’énergie dans une structure (coefficient et taux d’amortissement, facteur de perte, …) sont définis pour mettre en avant les équivalences possibles entre les différents modèles de dissipation. C’est ainsi qu’un facteur de perte équivalent est utilisé pour définir l’amortissement local d’une structure bicouches quel que soit le phénomène de dissipation. Pour identifier ce paramètre, des techniques expérimentales sont présentées, avec une focalisation vers les méthodes de Résolution Inverse (RI, RIFF, RIC, RIB). Ce type de méthode est particulièrement pratique pour caractériser localement les paramètres de structures bicouches. Une combinaison de deux de ces méthodes permet d’augmenter la bande de fréquences d’identification. Pour valider l’approche utilisée, une structure académique (poutre bi-appuyée) simulée avec différents éléments d’amortissement (amortisseurs visqueux, frotteurs) permet de mettre en avant l’influence de ces éléments dans le domaine fréquentiel et dans l’espace. De plus, ces résultats numériques apportent une base de comparaison pour comprendre quels mécanismes d’amortissement interviennent dans des systèmes réels. Un banc de mesure utilisant un vibromètre laser pour mesurer le champ de déplacement d’une plaque support en acier surmontée d’une mousse pour différents contacts à l’interface (mousse collée ou posée) est présenté. Celui-ci permet de quantifier le facteur de perte équivalent à l’aide de la méthode de résolution inverse. Dans le cas d’une mousse collée, la comparaison du facteur de perte équivalent avec son évaluation par éléments finis permet de démontrer que l’effet viscoélastique de la mousse s’avère être le phénomène physique principal responsable de l’amortissement des vibrations. En revanche dans le cas d’une mousse posée, le facteur de perte équivalent expérimental décrit un comportement de la structure très différent, ce qui induit un mécanisme plus difficile à comprendre. Des enregistrements par une caméra rapide permettent d’observer le frottement ou rebond possible à l’interface mousse-plaque, ce qui influe de manière non négligeable sur l’énergie dissipée dans des gammes de fréquences très basses, en complémentarité avec le comportement viscoélastique des mousses collées. Cela permet de conclure que les phénomènes complémentaires d’amortissement de mousses posées et collées peuvent être envisagés dès la conception du véhicule en optimisant leur emplacement par rapport aux domaines fréquentiels où ils doivent agir.
... It should also be noted that several works in the literature focus on the identification of mechanical parameters of 1D and 2D structures. In [45,46], composite beams characterizations were performed using an inverse method based on local equation of motion. Equivalent viscoelastic parameters were identified considering composite material as homogeneous. ...
The purpose of the present paper is to investigate the wave propagation features in a sandwich plate with honeycomb core over a large frequency domain. Robust experiment-based identification processes are proposed to estimate propagation direction-dependent and frequency-dependent wavenumber-space (k-space) characteristics in presence of parametric uncertainties. These processes combine structural identification and uncertainty propagation methods. A special emphasis is put on wave correlation methods compared to two-dimensional Discrete Fourier Transform. The Variant of the Inhomogeneous Wave Correlation method is extended here to two-dimensional identification problems. The vibration field is experimentally measured at points which geometric coordinates are supposed to vary randomly. Statistical investigations are then carried out to quantify the impact of the measurement points geometric coordinates’ variability on the identified parameters and evaluate the robustness of the proposed identification processes against uncertainties. Valuable insights into k-space profiles, damping loss factor and equivalent mechanical parameters, regarding the structural orthotropic behavior, are highlighted. The obtained results show the large variability of the identified parameters and reveal a significant identification sensitivity to the measurement points geometric coordinates’ uncertainties. The use of the generalized Polynomial Chaos method allows robust identification with an interesting computing time reduction regarding the Latin Hypercube Sampling.
... The principal advantages of the proposed procedure are that it can be performed locally on the structure without the knowledge of the boundary conditions of the area of interest and any information outside this area. It can be noted that this technique is not recent and has been widely used (under different names) for the identification of sources (initially introduced in [15][16][17] ) and location of defects (see for example [18][19][20] ), generally in the case of analytically known structures (plate-shell beams). The identification of sources on complex structures modelled by FEM is not recent either, but its use was different since it was a question of identifying sources [21,22] . ...
... The identification of sources on complex structures modelled by FEM is not recent either, but its use was different since it was a question of identifying sources [21,22] . Its adaptation to the characterization of materials on academic structures is much more recent, but it has remained limited to academic structures [18] . The basic principle of the FAT technique is to inject the discrete measured displacement field of the structure in a discrete form of its motion equation. ...
... The ability of the method to provide a spatial mapping of properties has been experimentally demonstrated by considering a composite plate containing patches of damping material [25] . Wassereau [18] extended this approach to characterize structural parameters on thick sandwich beams using Timoshenko's model. He estimated complex Young's modulus and complex shear modulus. ...
Identification of elastic and damping properties is a challenge for fabrication of composite materials, which can have complex shapes. A new approach based on the Force Analysis Technique was developed to identify structural parameters from local equation of motion. For structures with known analytical models, this method gave good results. This work presents a similar approach to extend the previous method to structures which cannot be described with known analytical models, where the model is replaced by a Finite Element operator. In order to reduce the amplification of the measurement noise, a procedure based on a probabilistic approach coupled to a minimization of a cost function is proposed. The method is illustrated on a curved beam using simulated displacement. Then, an experimental validation is shown by using measured translations on an aluminum flat beam and on a sandwich curved beam.
... Analytical models suggest to predict the viscoelastic characteristics of a composite material, based on the knowledge of its constituents. In a same way, numerical models and finite elements software allow to forecast the global behaviour of the sandwich structure based 20 on the informations of each layer. Finally, experimental techniques involving static or dynamical tests can be performed to assess viscoelastic properties. ...
... For instance, having w > Ω lim for f > 5000 Hz would imply a thickness of 34 cm for an aluminium beam of rectangular cross section, 36 cm for steel, or 8 cm for a material such as honeycomb (ρ = 90 kg/m 3 170 and G = 50 MPa). Hence only the condition ω < Ω lim will be treated in this article, a complete resolution ∀ω can be consulted in [20]. ...
... The same procedure is repeated for every frequency f . To overcome potential scattering of the estimated propagative wavenumber along frequency (see [20] for more details), an additional smoothing 280 procedure is suggested in relation 37 based on a development of relation 2 as a sum of root functions : ...
div class="section abstract"> This paper aims at identifying the flexural and shear complex moduli of a sandwich beam by simply measuring the displacement field and applying an inverse resolution of the Timoshenko beam problem. A first development [ 1 ] employed the RIFF technique (from the french "Resolution Inverse Filtrée Fenêtrée") [ 2 ]. This article presents an improvement, using the RIC method ("Résolution Inverse Corrigée" in french) that involves a correction of the finite difference scheme as originally suggested in [ 3 ]. By applying this method specifically to the Timoshenko beam problem [ 4 ], one can asses the viscoelastic parameters of composite beams, based on a coarse mesh measurement of the displacement field using a simple accelerometer and an instrumented hammer. An experimental validation conducted on a sandwich honeycomb beam with fibreglass faces allows satisfactory identifications despite a low spatial resolution (down to 2.1 samples per wavelength).
</div
... Analytical models suggest to predict the viscoelastic characteristics of a composite material, based on the knowledge of its constituents. In a same way, numerical models and finite elements software allow to forecast the global behaviour of the sandwich structure based 20 on the informations of each layer. Finally, experimental techniques involving static or dynamical tests can be performed to assess viscoelastic properties. ...
... For instance, having w > Ω lim for f > 5000 Hz would imply a thickness of 34 cm for an aluminium beam of rectangular cross section, 36 cm for steel, or 8 cm for a material such as honeycomb (ρ = 90 kg/m 3 170 and G = 50 MPa). Hence only the condition ω < Ω lim will be treated in this article, a complete resolution ∀ω can be consulted in [20]. ...
... The same procedure is repeated for every frequency f . To overcome potential scattering of the estimated propagative wavenumber along frequency (see [20] for more details), an additional smoothing 280 procedure is suggested in relation 37 based on a development of relation 2 as a sum of root functions : ...
In this article, an improvement of [1] is proposed, in order to identify the flexural and shear complex moduli of a sandwich beam by simply measuring the displacement field. The method described here involves a correction of finite the difference scheme 5
... La première thématique concerne les méthodes expérimentales pour l'aide à la modélisation et le diagnostic de structures. Des travaux de recherche sur la mesure du champ vibratoire d'une structure par holographie optique numérique ultra-rapide [74,75], la caractérisation de matériaux composites par problème inverse vibratoire [93] et l'identification de la pression acoustique pariétale d'un écoulement turbulent excitant une structure en vibration [37] ont été menés par 3 doctorants. La deuxième thématique se concentre sur l'étude de dispositifs innovants pour l'atténuation des vibrations. ...
L'utilisation d'un matériau granulaire au sein de structures industrielles afin de diminuer les niveaux vibratoires est une solution alternative aux revêtements viscoélastiques, qui ont une dépendance forte aux conditions de température. Pour l'industrie navale et aéronautique l'enjeu est ainsi d'améliorer la fiabilité et le confort. Les niveaux d'interaction entre les grains dépendent des paramètres de contrôle (niveaud'accélération), mais aussi des caractéristiques des matériaux constitutifs des grains, du taux d'humidité dufluide environnant, de la géométrie et des dimensions des grains, ainsi que des conditions de confinement.Pour une accélération donnée, indépendante du point de la structure, la pertinence du choix d'unmatériau granulaire par rapport à une même masse indéformable est mise en évidence par l'étude de lavibration d'une cavité rigide montée sur un oscillateur partiellement remplie. La variation paramétrique destypes de confinements dans la cavité ainsi que le matériau constitutif des grains permet d'extraire lesparamètres influents dans la dissipation d'énergie. Le développement d'un modèle analytique à constanteslocalisées permet de simuler l'énergie dissipée par le système via un nombre réduit de coefficients représentantla dynamique vibratoire de la matière en grains. La confrontation de ce modèle avec différentesexpérimentations permet de valider son efficacité et son caractère prédictif dans la dissipation de l'énergievibratoire d'un système dynamique.Pour une structure modale en vibration, où le niveau d'accélération est dépendant du point de lastructure, l'optimisation du positionnement des amas de grain est montrée.
... La première thématique concerne les méthodes expérimentales pour l'aide à la modélisation et le diagnostic de structures. Des travaux de recherche sur la mesure du champ vibratoire d'une structure par holographie optique numérique ultra-rapide [74,75], la caractérisation de matériaux composites par problème inverse vibratoire [93] et l'identification de la pression acoustique pariétale d'un écoulement turbulent excitant une structure en vibration [37] ont été menés par 3 doctorants. La deuxième thématique se concentre sur l'étude de dispositifs innovants pour l'atténuation des vibrations. ...
The use of granular material in industrial structures to reduce vibration levels is an alternative to viscoelastic surfacing, which is highly dependent on temperature conditions. For the naval and aeronautical industry, the challenge is to improve reliability and comfort. The levels of interaction between the grains depend on the control parameters (acceleration level), but also on the characteristics of the constituent materials of the grains, the moisture content of the surrounding fluid, the geometry and dimensions of the grains, as well as their containment conditions.
For a given acceleration, independent of the point of structure, the relevance of the choice of a granular material with respect to the same non-deformable mass is demonstrated by the study of the vibration of a rigid cavity mounted on an oscillator partially filled. The parametric variations of the types of confinement in the cavity as well as the constituent material of the grains make it possible to extract the influent parameters in the energy dissipation. The development of an analytical model with localized constants allows to simulate the energy dissipated by the system via a reduced number of coefficients representing the vibratory dynamics of the granular matter. The comparison of this model with experiments makes it possible to validate its effectiveness and its predictive character in the dissipation of the vibratory energy of a dynamic system.
For a modal structure, where the acceleration level is dependent on the point of the structure, the optimization of the grain cluster positioning is shown. This is done using an industrial design structure.
... 1. Les méthodes de diagnostic : Mesure du champ vibratoire de structures par holographie optique numérique ultra-rapide [2,3,4]. Caractérisation de matériaux composites par problème inverse vibratoire [5,6]. Identication des bas nombres d'onde de pression pariétale turbulente pour les domaines naval et aéronautique [7,8]. ...
... Pour ce faire, une méthode basée sur l'identication d'un nombre d'onde effectif prenant en compte ce couplage uide-structure est proposée. Cette méthode est une déclinaison de l'utilisation des méthodes RI, RIFF et RIC pour l'identication des paramètres de structures développées notamment dans les travaux de Ablitzer et al. [57], Leclère et al. [58] et Wassereau et al. [5,6]. On considère une plaque nie baée avec un uide lourd d'un coté de la plaque. ...
L'étude des bruits aéronautique et hydroacoustique fait l'objet d'une forte demande industrielle en matière de recherche. En effet, dans le domaine des transports, l'écoulement du fluide sur la structure s'avère être une source de nuisance sonore non négligeable. La compréhension de ce type d'excitation est donc nécessaire pour minimiser leur impact. L'objectif de cette étude est d'identifier la pression pariétale turbulente excitant une structure à partir d'une méthode inverse vibratoire RI (Résolution Inverse) et de ses variantes RIFF (Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée) et RIC (Résolution Inverse Corrigée). Dans un premier temps, les méthodes sont appliquées au domaine aéronautique. L'influence de la vitesse de l'écoulement sur la partie acoustique de l'excitation et la difficulté rencontrée pour identifier la totalité de la pression responsable de la vibration de la structure sont mises en avant.Dans un second temps, une application des méthodes au domaine naval est proposée. La capacité des méthodes à isoler la composante acoustique de l'excitation est mise en avant à travers des simulations. L'influence du couplage fluide-structure est étudiée et une méthode permettant de le prendre en compte est présentée. La potentialité de la méthode RIC est confirmée à travers une campagne de mesure réalisée à la DGA Techniques Hydrodynamiques.
... -le développement de méthodes de diagnostic : mesure de champ vibratoire sans contact [1,2], caractérisation des matériaux par problème inverse [3,4], caractérisation des sources aéroacoustiques sur structures légères [5,6] ; ...
... -Comparaison des calculs aux valeurs propresà partir de la méthode classique de Floquet et la 5. Une perspective moins pertinente, mais néanmoins très intéressante, serait de montrer expérimentalement la variation de la rigidité de flexion d'un système (poutre, plaque) en fonction de la capacité négative appliquée,à partir de la caractérisation du module d'Young par méthode RIFF par exemple [3,117,118]. Appliquer cette méthode sur le champ vibratoire d'un système contrôlé permettrait de quantifier l'impact du shuntà capacité négative sur celui-ci. ...
L'allègement des structures est un enjeu économique important dans les domaines d'activités industrielles telles que l'automobile, l'aéronautique ou le naval, qui intègrent peu à peu les matériaux composites dans la fabrication des structures. Cet allègement s'accompagne d'un raidissement de la matière qui implique des problèmes de vibrations et d'isolation acoustique. Plusieurs méthodes de traitement existent pour diminuer les vibrations ou le bruit rayonné d'une paroi, mais ces méthodes ont l'inconvénient d'augmenter significativement la masse de la paroi. Afin de répondre à cette problématique, il est proposé dans cette thèse de modifier le comportement dynamique des structures à partir d'un réseau périodique de patchs piézoélectriques shuntés avec un circuit électrique dont il est possible de modifier l'impédance. En contrôlant ainsi le comportement dynamique des patchs piézoélectriques, il est possible de contrôler le comportement vibratoire de la structure et donc de traiter les problèmes de transmissions solidiennes ou de transmissions aériennes.La méthode de shunt choisie est la méthode dite de shunt à capacité négative qui permet de modifier la rigidité d'une structure. Cette méthode dite semi-passive présente plusieurs avantages : la mise en œuvre est simple, il est possible d'intégrer les patchs directement à l'intérieur de la paroi, elle consomme une faible quantité d'énergie électrique et sa mise en application est peu onéreuse.
