Contribution a la modelisation et a l'identification des systemes mecaniques non lineaires

par Claude-Henri Lamarque

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de L. JEZEQUEL.

Soutenue en 1992

à l'ECL .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail se propose d'etudier des outils permettant de modeliser et d'identifier des systemes mecaniques non lineaires. Nous considerons au depart des non-linearites analytiques. La theorie de la forme normale sera un outil privilegie de cette etude. Nous montrerons comment grace a elle, nous pouvons retrouver les resultats classiques obtenus ailleurs par d'autres methodes analytiques ou numeriques: lien entre frequence et conditions initiales, prise en compte des resonances, definitions de nombreuses familles de modes non lineaires (des modes normaux non lineaires (nnm), des modes normaux a l'unisson (snm). . . ) analyse de leur stabilite par la transformation de poincare, analyse des phenomenes de bifurcation seront possibles pour des systemes autonomes a nombre fini de degres de liberte, dans un cadre hamiltonien ou plus general. Le calcul numerique effectif de solutions periodiques sera mene pour des situations non regulieres: equations avec retard, equations avec discontinuites. Le probleme du calcul approche et de la gestion de l'erreur sera aborde avec le probleme des grandes amplitudes. Nous verrons ensuite comment l'on peut prendre en compte l'amortissement et les phenomenes de forcing periodique d'un systeme discret. Nous generaliserons la synthese modale au cas de structures non lineaires de facon naturelle. Nous traiterons le cas d'excitations parametriques de tels systemes, en mettant en avant le traitement des equations de mathieu, et de hill. Nous introduisons ensuite la notion de modes complexes non lineaires. La transformation normale sera adaptee au traitement d'equations aux derivees partielles de la mecanique (equation de poutres vibrantes, vibration de plaques selon le modele de von karman); nous proposerons d'utiliser cet outil pour modeliser les phenomenes non lineaires sur des systemes connus, apres utilisation des techniques de discretisation ou nous tenterons une approche de la theorie de la forme normale directement sur les equations aux derivees partielles modelisant la structure. Nous evoquerons pour terminer les comportements complexes de systemes discrets a petit nombre de degres de liberte, et nous montrerons que si la transformation normale est un outil adapte a la description (de transitions vers des comportements complexes) a la construction de grandeurs introduisant une maniere d'ordre dans ces comportements complexes (exposants de lyapunov, nombre de rotation) d'un point de vue theorique, le calcul effectif des cycles dans la transition est biaise par le probleme pose par le calcul en grandes amplitudes. Nous proposons alors des methodes numeriques et l'etude d'exemples simples d'oscillateurs dans l'optique de la controlabilite de systemes chaotiques. Nous signalerons l'existence de travaux permettant d'ouvrir une voie vers la construction de la theorie dans le cas d'excitations aleatoires ou discontinues. Tout au long de ce travail des elements de comparaison avec des methodes tant analytiques que numeriques, permettront un passage en revue de nombreuses methodes utiles dans l'etude de systemes mecaniques dynamiques et non lineaires. Nous signalerons les perspectives de developpement de ce travail


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  • Annexes : 458 REF

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