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Responsable(s) Zhaoheng Liu

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Cours

Période

Activités

1

Vibration des systèmes discrets à 1 degré de liberté

 

Équations du mouvement. Fréquences naturelles. Amortissement. Vibrations libres non amorties et amorties. Simulations numériques (Matlab et Simulink). Réponse à un mouvement harmonique. Amplification. Transmissibilité. Réponses impulsionnelles. Réponse à une excitation arbitraire.

2

Vibration des systèmes discrets à plusieurs degrés de liberté

 

Équations du mouvement (Newton, Lagrange). Résonances et modes. Analyse modale. Réponse libre et forcée. Applications sous Matlab.

3 et 4

Vibration des systèmes continus

 

Vibration des cordes, tiges et poutres. Modes et fréquences naturelles. Vibration des membranes et plaques.

5

 Méthode des éléments finis

 

Principe des travaux virtuels. Coordonnées généralisées. Éléments de barres. Éléments de poutres. Matrices de masse et de rigidité. Assemblage de systèmes complexes. Conditions aux limites. Réduction de modèles.

6

Traitement du signal pour la mesure des vibrations

Signal temporel : niveau crête, niveau efficace, facteur de crête, Kurtosis.

Signal fréquentiel : Décomposition en série de Fourier, Calcul numérique des coefficients de Fourier, Transformée de Fourier, Échantillonnage des signaux, Phénomène de recouvrement, Théorème de Shannon, Principe d’incertitude de Heisenberg, Transformée discrète de Fourier, Vibration harmonique, Battement, Vibration aléatoire, Force d’impact, Choc répétitif, Effet du fenêtrage, analyse spectrale.

7

Analyse modale expérimentale

Décrément logarithmique. Analyse modale des structures. Extraction des paramètres modaux, résonances, amortissements. Mesure des modes.
8 et 9

Détection des défaillances de machines par surveillance vibratoire

Analyse spectrale des défauts de mécanismes. Suivi des vibrations. Type de descripteur des vibrations, mouvement vibratoire harmonique, déplacement, vitesse et accélération. Unités de vibration. Analyse fréquentielle en bande étroite. Analyse dans le domaine temporel, amplitude crête, amplitude efficace et décibel. Kurtosis, facteur de crête. Vibrations typiques de machines, Vibrations de balourd, lignage. Vibrations de roulements, engrenages.

 

 

10

 Méthodes expérimentales avancées

 

 Analyse des voies de transfert (TPA), Analyse Modale avancée (Méthodes de lissage des fonctions de transfert et d'appropriation modale), Traitement du signal avancé (Cepstre, modulation, transformée de Hilbert, Transformée de Fourier rapide, Transformée par Ondelettes).

11

 Réduction des vibrations + Révisions
Matériaux passifs, absorbeurs dynamiques, métamatériaux, contrôle actif.

12

Présentations orales des projets
 

Laboratoires et travaux pratiques

1. Laboratoires en équipes

Voir calendrier des travaux pour les dates de réalisations.

Les laboratoires s’effectueront sur un mécanisme qui comprend un moteur, un rotor, un accouplement, 2 roulements et des disques d’inertie.

  • Laboratoire 1 et 2 : Méthode des éléments finis

Ce sont deux laboratoires informatiques qui permettront aux étudiants de se familiariser avec le logiciel d’éléments finis Ansys, de l’appliquer au calcul d’une poutre puis d'un rotor (analyse modale et excitation forcée). 

  • Laboratoires 3 et 4 : Excitation forcée et analyse modale d'une poutre et d'un rotor.

La première partie de ce laboratoire expérimental porte sur l’excitation contrôlée des structures à l’aide d’un pot vibrant. La mesure des paramètres mécaniques d'un matériau par potence d'Oberst sera abordé

La deuxième partie du laboratoire comprend les mesures de fréquences de résonance, des amortissements dans le domaine temporel et fréquentiel du rotor et l’identification des modes, par la méthode d’impacts. Rédaction d’un rapport 1 (Partie 2).

La troisième partie s'intéresse à la mesure des vibrations d’un système moteur, rotor, balourd, accouplement, roulements. Il faut en identifier les défauts suite à l’analyse vibratoire.

  • Laboratoires 5 : Traitement du signal avancé

 

2. Projet (20 %)

Le projet consiste à étudier un phénomène vibratoire, en s’appuyant sur une revue de la littérature (recherche bibliographique) et sur des simulations numériques. Il se conclura par un rapport technique (15 %) et une présentation orale (5 %).

Liste des projets proposés (vous pouvez proposer un projet différent):

  1. Amortissement des structures;
  2. Applications des viscoélastiques pour amortir les vibrations;
  3. Isolation des machines;
  4. Absorbeurs dynamiques;
  5. Dynamique des rotors;
  6. Vibrations de machines;
  7. Vibrations des roulements;
  8. Vibrations des engrenages;
  9. Vibrations des moteurs;
  10. Exposition globales du corps humain aux vibrations;
  11. Exposition aux vibrations segmentaires des travailleurs;
  12. Confort et stabilité des véhicules;
  13. Vibrations des outils de coupe;
  14. Dynamique du système non-linéaire véhicule/conducteur (voiture)
  15. Dynamique du système non-linéaire véhicule/conducteur (camion/semi-remorque)
  16. Métamatériaux en vibration;
  17. Sujet libre à proposer.

NOTE : Le rapport du projet effectué dans le cadre du cours MEC525 (même si légèrement modifié) n’est pas acceptable.

 

Présentez votre avant-projet (sur 1 page) pour approbation avant le 10 février 2021.

                    Modèle d’avant-projet

  • Sujet
  • Problématique
  • Objectif
  • Méthode envisagé