Caractérisation de sources aérodynamiques et sous-structuration pour la méthode SEA

par Nicolas Totaro

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Jean-Louis Guyader.

Soutenue en 2004

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    La méthode SEA (Statistical Energy Analysis) permet de prévoir les échanges d'énergie entre sous-systèmes d'une structure lorsque celle-ci est soumise à une excitation. La SEA est théoriquement très simple à mettre en place et permet de faire des variations paramétriques sur un modèle de la structure en phase de conception. Cette méthode est utilisée de manière pertinente dans le domaine du bâtiment mais peine à s'implanter dans le secteur des transports où les systèmes étudiés sont beaucoup plus complexes. Plusieurs difficultés apparaissent dans ces cas de figure et empêchent une modélisation correcte de la structure. La première difficulté vient de la nécessité de découper la structure en sous-systèmes respectant les hypothèses de la SEA. Ce découplage, presque trivial dans le bâtiment, devient particulièrement complexe dans le cas d'une caisse de voiture par exemple. L'estimation des puissances injectées par les sources dans la structure est une deuxième difficulté. En effet, les énergies des sous-systèmes sont directement proportionnelles à la puissance injectée. Ainsi, une mauvaise estimation de la puissance entraîne une erreur sur les échanges d'énergies. Le but de ce travail de thèse est double. Dans la première partie, une modèle de puissance injectée dans une plaque rectangulaire soumise à une couche limite turbulente (CLT) établie. Ce modèle simple permet de souligner l'influence des différents paramètres agissant sur la puissance injectée et d'estimer avec le temps de calcul très faible la puissance injectée par bande de fréquence. Une validation expérimentale est aussi exposée. Dans la deuxième partie, une méthode de sous-structuration automatique d'une structure en sous-systèmes SEA est proposée. Elle est basée sur l'analyse et la classification de fonctions de transfert énergétiques simulées par éléments finis. Un algorithme de classification permet de diviser la base de données en N sous-systèmes (N allant de 2 à Nmax). Un indice, validé sur des assemblages simples, indique la sous-structuration optimale pour une application SEA. Des applications industrielles, démontrant l'applicabilité de la méthode à des structures complexes, seront présentées.


  • Résumé

    SEA (Statistical Energy Analysis) permits prediction of energy sharing between subsystems of an excited structure. SEA is theoretically easy to apply and permits parametric variations on a model of the structure during conception phase. This method is usefully used in building works but pains to be established in transportation sector. Some difficulties appear in that case and prevent a good modelling of the structure. One critical step is to define proper SEA elements. This partitioning, almost obvious in building works, becomes more complex in the case of car body for example. Evaluation of power injected by sources into the structure is a second difficulty. Indeed, subsystems energies are directly proportional to injected power. Thus, wrong evaluation of injected power leads to wrong description of energy sharing. The first part of this work deals with a model of input power injected into a rectangular plate excited by turbulent boundary layer (TLB). This simple model permits to underline some parameters influences on input power and quickly estimate it, averaged on frequency bands. An experimental validation is also exposed. In the second part, an automatic method for the identification of proper SEA subsystems based on analysis and classification of energy transfer functions simulated by FEM is described. A classical algorithm divides database into N subsystems (N=2 to Nmax). An index, validated on academic structures, indicates optimal sub-structuring for SEA application. Industrial structures, showing applicability of the method to complex systems, are also presented.

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Informations

  • Détails : 177 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-177

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2848)
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