Mise en oeuvre de méthodes énergétiques dans l'étude du comportement vibratoire de structures complexes dans le domaine des moyennes et des hautes fréquences

Implemention of energy methods for the study of the dynamical behaviour of complex structures in the mid-and-high frequency range

• Auteur / Autrice : Philippe Moron
• Direction : Louis Jézéquel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acoustique

Énergie

Ondes décamétriques

Constructions -- Dynamique

Vibrations

Mécanique

Mots clés libres

Calcul structures

Moyenne fréquence

Haute fréquence

Résumé

Ce travail de thèse traite de la mise en oeuvre et de la validation de la méthode énergétique simplifiée, concernant l'etude du comportement vibratoire a moyennes et hautes fréquences de systèmes mécaniques. Tout d'abord, nous montrons qu'il est possible de prédire correctement le niveau de densité d'energie de systèmes ayant des dimensions différentes. A ce titre, nous étudions d'une part le couplage de systèmes discrets de type absorbeurs dynamiques avec des systèmes continus, tels que des poutres et des plaques rectangulaires. Nous étudions d'autre part le couplage d'une plaque et d'un raidisseur, couplage qui pressente un grand intérêt industriel. Ensuite, nous étudions le comportement vibratoire de systèmes de type plaques assemblées. L'étude de ces systèmes a fait l'objet d'un logiciel implanté dans l'environement CATIA-ELFINI. Nous décrivons ce programme, ainsi que les tests de Benchmark dont il a fait l'objet. Nous montrons que la méthode énergétique simplifiée présente l'avantage vis-a-vis de l'analyse statistique énergétique et de l'analyse de l'intensité vibratoire, de pouvoir être utilisée lorsque les systèmes présentent des niveaux d'amortissement relativement élevés, et lorsqu'ils ne sont plus dans des conditions de forte réverbération. Enfin, nous montrons, grâce à une étude expérimentale, que le comportement vibratoire de systèmes courbes de type coques cylindriques excitées en flexion, peut être appréhendé à partir de modèles de types plaques à facettes par la méthode énergétique simplifiée. Nous montrons que plus le nombre de facettes est important, plus la prédiction de la méthode est proche du niveau de densité d'énergie mesure sur la coque. Nous concluons à la convergence de la méthode dans ce cadre. D'autre part, nous montrons que la prise en compte du coefficient d'amortissement sur les tiers de bande d'octave permet une meilleure prédiction des niveaux d'energie, et de mieux appréhender la zone fréquentielle correspondant au phénomène de rayonnement.

The goal of this doctoral thesis project is the implementation and the validation of the so-called "simplified energy method", which pertains to the study of the vibrational behaviour in the mid-and-high-frequency range of mechanical systems. At first, it was proven that it is possible to predict correctly the energy density level of systems that have different dimensions. Thereby, on the one hand, the study of the coupling between a discrete absorbing system and a continuous system, such as a beam or a rectangular plate, was achieved, and likewise, so was between a stiffener and a plate. It may be noticed that the last application example is of interest to industry. Next, the vibrational behaviour of assembled-plate systems was studied. This study led to software implanted in the CATIA-ELFINI environment for Dassault-Aviation. A description of the bench-mark tests performed is included. It was revealed that the simpli¬fied energy method does not rely on the hypothesis of great reverberation of the statistical energy analysis and of the wave intensity analysis. Thus, it is possible to have a good prediction level even when the damping coefficient of the considered system is strong. As the final stage, an attempt to validate the experimental model was made, using the vibrational behaviour of a cylindrical shell submitted to bending excitation with the sim¬plified energy method with models of plates as panels as the test model. It is proven that the greater the number of panels, the better the prediction of the energy densities of the cylindrical shell. The convergence of the method in this particular case is validated. More¬over, we show that taking into account the experimental damping coefficient can provide much more effective predictions, notably in the frequency range corresponding to the sound radiation.