projet : SIGMA2 - Analyse de structures vibrantes en ambiance de travail

Mots clés : vibrations, mécanique, analyse modale, méthodes de sous-espace .

Analyse modale identification des modes de vibration, consistant en 1/ les fréquences de vibration et amortissements associés, et 2/ la partie observée des vecteurs propres associés.

Résumé :

Dans une série d'études entreprises depuis 1980, le projet SIGMA2 a développé une technologie originale offrant les services suivants, pour une structure en ambiance de travail :

analyse modale,
corrélation mesures/modèle,
détection et diagnostic de fatigues.

Le fait, pour ces méthodes, d'opérer en ambiance de travail, impose les contraintes suivantes :

l'excitation est naturelle, résultant des conditions mêmes de fonctionnement de la structure, elle est souvent non stationnaire,
l'excitation n'est pas mesurée.

Ces études sont réactivées depuis 1996 dans le cadre du projet Eureka SINOPSYS qui vise, pour ce qui nous concerne, à opérer un transfert industriel de nos méthodes d'identification et de surveillance de systèmes soumis à vibrations en opération. De plus, un contrat avec le CNES porte sur l'application des méthodes développées dans SINOPSYS aux données des vols d'essai d'Ariane 5. Les projets SIGMA2 et META2 de l'Inria sont conjointement engagés dans SINOPSYS.

Jusqu'à la publication de travaux récents dans la communauté de la mécanique des vibrations, l'analyse «output only» de mesures de vibrations était un sujet non abordé. Quelques publications dans le congrès IMAC, grand congrès mondial du domaine regroupant à la fois universitaires et industriels, font mention de ce sujet dans le cadre de l'identification. Nous avions, pour notre part, apporté une réponse dès 1985 pour l'identification [BF85], puis traité la détection et le diagnostic des fatigues (et au passage la corrélation entre mesures et modèle) en 1990 [BBGD⁺93]. Les algorithmes correspondants étaient du type «Variable Instrumentale» (IV method) pour l'identification de la structure propre d'un système linéaire multivariable. Le transfert de ces techniques à la communauté de la mécanique des vibrations était demeuré confidentiel.

Les contacts repris en 1994 avec la société LMS , ainsi que l'apparition des algorithmes dits de «sous-espace», popularisés par l'université catholique de Louvain (KUL, B. de Moor) ont permis de progresser. D'une part, nos techniques ont intéressé LMS, ce qui a abouti au lancement du projet Eureka SINOPSYS. D'autre part, les méthodes dites de sous-espace, voir module 6.2, satisfont au cahier des charges de l'analyse des structures en ambiance de travail, tel qu'énoncé plus haut. Ce résultat avait été montré au sein du projet en 1985 [BF85], puis en 1988 [MBBL88] pour ce qui concerne le cas particulier de la méthode des variables instrumentales. Nous avons étendu ce résultat à l'ensemble des méthodes de sous-espace en 1997 [BAB97], voir aussi [[21]].

La première étape du projet SINOPSYS s'étant focalisée sur l'analyse modale et l'identification des modes de vibration, nous avons revu et amélioré nos méthodes, en particulier pour ce qui concerne les procédures interactives de sélection et de validation de modes. Nous avons développé une première version d'un module de validation de modèle, permettant une validation croisée du résultat d'une identification sur un jeu de données de validation. L'ensemble de ces fonctionnalités sera intégré dans l'outil CADA_X de LMS.

Dans une seconde étape, nous développons un outil de détection de fatigue, en évaluant le degré d'importance de la modification du comportement modal, pour chaque mode. Ceci fonctionne, tant sur données de laboratoire avec excitation mesurée, que sur données en fonctionnement sans mesurer l'excitation.

La dernière étape porte sur le développement d'un outil de diagnostic des fatigues, où l'on cherche à expliquer les fatigues en termes de modification de la masse volumique ou du module d'Young, avec localisation de ces changements sur la structure.

Analyse de structures vibrantes en ambiance de travail

Résumé :

Footnotes