Numerical methods for vibrational characterization of complex structures
Méthodes numériques pour la caractérisation vibratoire de structures complexes
Résumé
Vibration analysis is one of the most widely used methods in industrial plant maintenance. In fact, the vibration signatures that appear on a plant during operation are closely related to its dynamic behavior and functional state. The aim of this project is to develop and test numerical calculation techniques and tools for interpreting condition indicators derived from vibration measurements on a rotating machine. The validation will be performed on a geared motor assembly. To this end, two numerical analysis tools have been developed: the first for determining the modal characteristics of a complex structure, and the second, based on wavelets, for detecting incipient faults on a geared motor. The relative performance of the different tools is compared with the literature. Finally, an experimental study was carried out on a test bench to test the sensitivity and limits of the method. The dissertation is structured as follows: the first part covers the main current vibration techniques, with their performance and limitations. The second part deals with modal analysis theories and methods, followed by a third section presenting improved methods. In the fourth part, an experimental study was carried out on a test bench to test the sensitivity of the method. In particular, a wavelet decomposition approach was used. It is shown that this method has interesting applications in the field of vibration analysis of complex structures.
Parmi les méthodes appliquées dans le cadre de la maintenance des installations industrielles, l'analyse vibratoire constitue une des plus répandues. En effet, les signatures vibratoires apparaissant sur une installation en cours de fonctionnement sont étroitement liées à leur comportement dynamique et à leur état fonctionnel. Ce travail a pour objectif de développer et expérimenter des techniques et outils de calculs numériques pour l'interprétation d'indicateurs d'état issus de mesures vibratoires sur une machine tournante. La validation est faite sur un ensemble motoréducteur à engrenages. Pour cela, nous avons développé deux outils d'analyse numérique : un premier permettant de déterminer les caractéristiques modales d'une structure complexe puis un second, développé sur la base des ondelettes, pour détecter les défauts naissants sur un motoréducteur. Les performances relatives des différents outils sont comparées au regard de ce qui se fait dans la littérature. Enfin, une étude expérimentale sur banc d'essais a été menée dans le but de tester la sensibilité et les limites de la méthode. Le mémoire est articulé comme suit : une première partie développe les principales techniques vibratoires actuelles avec leurs performances et limites. De la deuxième partie traitant les théories et méthodes d'analyse modale découle une troisième présentant des méthodes améliorées. Dans la quatrième partie, une étude expérimentale sur banc d'essais a été menée dans le but de tester la sensibilité de la méthode. Une approche par la décomposition en ondelettes des signaux a été notamment utilisée. Il est démontré que cette méthode a une application intéressante dans le domaine des analyses vibratoires de structures complexes