Contribution à l'analyse du comportement dynamique de machines tournantes en régime transitoire : approches métrique et expérimentale

par Arnaud Allezy

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Régis Dufour.

Soutenue en 2006

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Cette thèse concerne l'effet de sollicitations à fréquence variable sur le comportement dynamique de systèmes mécaniques. L'approche est analytique, numérique et expérimentale. L'attention a été portée sur les phénomènes de résonance observés lorsque la fréquence d'excitation franchit une ou plusieurs fréquences propres du système. Les différences entre calcul et mesure au niveau de la réponse ont pu être réduites de façon significative en introduisant dans le modèle un amortissement variable issu de la méthode métrique originale proposée dans [AL MAJID, A. 2002]. Il est montré que cette méthode constitue en effet un excellent moyen de recalage d'un modèle dans le cas où une erreur d'identification a été commise sur les paramètres du système étudié (système à un degré de liberté et système à trois degrés de liberté) mais que la rapidité du transitoire n'est pas, a priori, une condition suffisante pour observer une différence calcul-mesure. L'étude de rotors soumis à des rampes en montée et en descente a nécessité de nombreux développements de logiciels, afin, principalement, de pouvoir étudier un rotor quelconque en transitoire, sous réserve de connaître ses matrices caractéristiques dans une de ses bases modales. Les investigations expérimentales sur un rotor flexible ont permis de mettre en évidence les phénomènes mis en jeu lors d'un transitoire de vitesse (sollicitations dues aux harmoniques de la vitesse de rotation, décalage de la vitesse critique, variation de l'amplitude maximale de la vibration, différences montée-descente. . . ). Après équilibrage du rotor, les niveaux de vibrations ont été traités pour valider le modèle sur une série de rampes en vitesse. L'identification précise des caractéristiques du système étudié (paliers, balourds, amortissements modaux, accouplement. . . ) ne garantit pas une adéquation parfaite calcul-mesure. L'introduction d'un amortissement variable via la méthode métrique permet là aussi de caler la réponse transitoire calculée du rotor sur celle relevée expérimentalement

  • Titre traduit

    = Contribution to the analysis of the dynamic behaviour of rotors in transient motion : metrical and experimental approaches


  • Résumé

    This thesis is about the effect of a time varying forcing frequency on the behavior of mechanical systems. The approach has been theoretical and numerical as well as experimental. The focus has been put on the resonance phenomenon which occurs each time the forcing frequency equals one of the system’s natural frequencies. The gap between numerical and experimental results has been significantly reduced by introducing a time varying damping function in the model using a original metric method proposed in [AL MAJID, A. 2002]. It has been shown that this method is, on one hand, an excellent way to tune a model in the case where a mistake has been made in identifying one of the parameters of the system in question for one-degree-of-freedom and three-degree-of-freedom systems. On the other hand, the intensity of the transient motion is not sufficient to generate a significant gap between the model and the experimental responses. The study of rotors submitted to increasing and decreasing speed has required various software developments, especially for studying a rotor of any kind in transient motion, assuming that its characteristics matrices are known in one of its modal bases. The experimental investigations conducted on a flexible rotor showed the phenomena involved during transient motion (harmonic speed excitations, critical speed lag, variation of the maximum amplitude of the vibration, differences between increasing and decreasing speed, etc…). Once the rotor was balanced, the vibration levels were processed to validate the model for various transient motions. The accuracy with which the characteristics of the rotor (bearings, mass unbalance, modal damping coefficients, coupling, etc…) were determined did not guarantee that the model and the measured responses matched each other. The introduction of a time varying damping function using the metric method is again a way to tune the model to get a transient response which matches the measured one.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (219 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 184-186

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3105)
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