Etude du comportement dynamique et optimisation d'absorbeurs non linéaires : théorie et expérience

par Tuan-Anh Nguyen

Thèse de doctorat en Mécanique, energétique, génie civil et acoustique

Sous la direction de Claude-Henri Lamarque.

Soutenue le 14-01-2010

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon, dans le cadre de Ecole Doctorale Mécanique, Energétique, Génie civil, Acoustique (Lyon), en partenariat avec Géomatériaux du Département Génie Civil et Bâtiment de l'Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat (laboratoire) .

Le président du jury était Alain Berlioz.

Le jury était composé de Fabrice Thouverez, Stéphane Pernot.

Les rapporteurs étaient Bruno Cochelin, Pierre Argoul.


  • Résumé

    Le concept de pompage énergétique qui a inspiré de nombreux travaux de recherche depuis plus d’une dizaine d’années, est un phénomène dynamique prometteur susceptible de susciter le développement d'innovations de premier plan. Les absorbeurs non linéaires qui utilisent ce principe de fonctionnement ont démontré une grande efficacité par rapport à des absorbeurs classiques linéaires dans certaines configurations de résonances. Le transfert des développements théoriques vers une application réelle exige une méthodologie d’optimisation des absorbeurs de vibrations non linéaire similaire au cas des absorbeurs linéaires. Un nouvel éclairage est donné dans cette thèse visant à répondre à ce propos en définissant des critères analytiques ou pseudoanalytiques de design optimal de la raideur non linéaire. Sur la base de la méthodologie esquissée, nous avons proposé une application réelle de cette nouvelle génération d’absorbeur non linéaire sur un modèle de véhicule Peugeot 307-CC pour atténuer les vibrations dues au premier mode de torsion de caisse. La présente étude fait l’objet d’une collaboration industrielle PCA/CNRS/ENTPE qui consiste à diminuer la masse des absorbeurs ajoutés en utilisant le pompage énergétique. Des études analytique et numérique sont menées en parallèle avec une campagne d’essai dynamique sur un prototype hébergé à l'école ESTACA simulant le mode de torsion considéré du véhicule. Les premiers résultats semblent attester un début prometteur pour l’emploi des NES dans un cas réel. Pour analyser des signaux de réponse de système dynamique non linéaire, souvent très complexes tant sur le plan temporel que sur le plan fréquentiel, un outil numérique ondelettes a été développé introduisant de nouveaux algorithmes rapides pour rendre efficace les calculs des analyses super-résolutions sur des grilles temps-fréquence denses.


  • Résumé

    The concept of pumping energy which has inspired many studies for now a decade, seems to be an interesting dynamic phenomenon likely to urge the development of great innovations. Nonlinear absorbers designed according to this principle proved to be very robust and efficient in numerous resonant cases by comparison with their standard linear counterpart. Eventual transfer from theory to a real application requires a methodology for optimizing nonlinear vibration absorbers similar to the case of linear absorbers. Present PhD thesis highlights new analytical and/or pseudo analytical criteria for designing optimal nonlinear stiffness of nonlinear absorbers. Following our design rules, we introduce a real application of this new generation of nonlinear absorbers aimed to mitigate vibration in a Peugeot 307-CC car model induced by the first torsional mode of the car body. Present work that is also contracted with Peugeot/Citroën industrial car manufacturer aims to reduce the payload due to the attachment of two dampers by considering a nonlinear technology instead. Analytical and numerical studies are achieved in parallel with a dynamic testing campaign led on the ESTACA prototype simulating torsion mode of the vehicle of concern. Preliminary results happen to confirm promising starts for using NES absorbers in a real case. A wavelet numerical software was developed in addition to analyze complex responses of investigated dynamic systems that implement the up to date version of new fast algorithms allowing to make more efficient computations of wavelet scalograms in relationship with dense super-resolution time-frequency grids.

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