Thèse soutenue

Transmissions solidiennes : Méthodologie de prévision vibroacoustique moyennes et hautes fréquences sous excitations aéroacoustiques
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Auteur / Autrice : Bastien Hiverniau
Direction : Louis Jézéquel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Dynamique des structures
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Mots clés

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Résumé

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Ce mémoire traite des comportements vibratoires des structures couplées dans les domaines des moyennes et hautes fréquences pour des excitations aléatoires large bande spatialement corrélées. La caractérisation des comportements vibratoire des structures dans le domaine des basses fréquences passe généralement par des techniques de calcul de type éléments finis. Si ces approches sont largement maîtrisées, elles présentent cependant une limitation hautes fréquences de par la charge de calcul et la taille des modèles à traiter, ainsi qu’en termes de dispersions induites par les incertitudes sur les modèles considérés. Le domaine hautes fréquences est traité à partir de représentations énergétiques de la réponse vibratoire comme pour l’analyse statistique énergétique (‘Statistical Energy Analysis’). Cette technique présente certaines hypothèses restrictives définissant une limite basse fréquence d’applicabilité. Certaines applications présentent alors un trou fréquentiel pour lequel les domaines de validité des approches basses et hautes fréquences ne se recouvrent pas. Ce domaine est ici défini en tant que domaine ‘moyennes fréquences’. La méthode retenue pour cette étude a pour objectif d’étendre les approches énergétiques hautes fréquences aux cas de structures complexes, ainsi qu’au domaine moyennes fréquences. Pour ce faire, la démarche hybride FEM/SEA est analysée et validée, permettant de conserver une représentation énergétique en sous-systèmes du problème, et d’estimer les paramètres de couplages entre ces sous-systèmes à partir de résolutions éléments finis. Deux approches sont ici analysées que sont, la méthode de la puissance injectée (‘Power Injection Method’) numérique, pour la caractérisation des comportements vibratoires dans le domaine des hautes fréquences, et l’approche SEA-like pour le domaine moyennes fréquences. L’étude fait état d’une validation en termes de convergence vers les approches hautes fréquences, de validations numériques des approches proposées, ainsi que de la réalisation de campagnes de mesures en vue d’une validation expérimentale. L’application de ces approches à des excitations aéroacoustiques est étudiée. Un modèle d’excitation spatialement décorrélée équivalente aux bruits aéroacoustiques est proposé. Ce modèle, dit ‘approche moyenne en espace k’, permet de modéliser une excitation aéroacoustique par une excitation ‘rain on the roof’ équivalente. Cette technique propose donc une extension des approches hybrides FEM/SEA aux excitations spatialement corrélées, justifiant ainsi de l’intérêt de telles méthodes pour des applications industrielles. Pour finir, une application sur une structure réelle SYLDA du lanceur Ariane5 est étudiée en vue de justifier la faisabilité des démarches étudiées d’un point de vue industriel.