Uncertain hybrid model in structural dynamics : application to alternator

Modèle hybride incertain pour le calcul de réponse en fonctionnement d'un alternateur

Antoine Kuczkowiak (1)

1 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)

The complex structural dynamic behavior of alternator must be well understood in order to insuretheir reliable and safe operation. The numerical model is however difficult to construct mainlydue to the presence of a high level of uncertainty. The objective of this work is to providedecision support tools in order to assess the vibratory levels in operation before to restart thealternator. Based on info-gap theory, a first decision support tool is proposed: the objective hereis to assess the robustness of the dynamical response to the uncertain modal model. Based on realdata, the calibration of an info-gap model of uncertainty is also proposed in order to enhance itsfidelity to reality. Then, the extended constitutive relation error is used to expand identified modeshapes which are used to assess the vibratory levels. The robust expansion process is proposed inorder to obtain robust expanded mode shapes to parametric uncertainties. In presence of lack-ofknowledge,the trade-off between fidelity-to-data and robustness-to-uncertainties which expressesthat robustness improves as fidelity deteriorates is emphasized on an industrial structure by usingboth reduced order model and surrogate model techniques.

Le comportement dynamique de structures complexes, comme les alternateurs, doit être maîtrisé afin d’en garantir un fonctionnement fiable. Cependant, la modélisation comporte de nombreuses incertitudes rendant délicates la prédiction du comportement vibratoire. Ces travaux de recherche ont pour objectif de fournir des outils d’aide à la décision afin de faciliter la prise de décision rapide suite au redémarrage d’alternateurs. Basé sur la théorie info-gap, un premier outil d’aide à la décision est proposé : il a pour objectif d’évaluer la robustesse de réponses dynamiques vis-à-vis d’un modèle modal incertain. Nous avons également étudié comment de l’information nouvelle peut être intégrée au modèle d’incertitude pour améliorer sa représentativité à la réalité.Une expansion par l’erreur en relation de comportement étendue de modes propres identifiés permet ensuite d’enrichir la représentativité du modèle numérique fournissant ainsi un modèle qualifié d’hybride et permettant d’évaluer les niveaux de réponse. Comme la modélisation comporte de nombreuses méconnaissances, nous avons proposé le procédé d’expansion robuste dont l’objectif est d’obtenir des vecteurs étendus robustes. En présence de méconnaissances sévères, nous montrons enfin qu’il est préférable de calibrer un modèle en maximisant la robustesse vis-à-vis des incertitudes plutôt qu’en maximisant uniquement la fidélité vis-à-vis des données. Couplée à des techniques de réduction de modèle et de construction de méta modèles,nous appliquons cette démarche à une structure de complexité industrielle représentative du contexte industriel.

Mots clés: Structural dynamics; Info-gap robustness analysis; Expansion; Optimization; Reduced order model

Mots clés: Dynamique des structures; Analyse de robustesse info-gap; Expansion; Optimisation; Réduction de modèle

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Antoine Kuczkowiak. Modèle hybride incertain pour le calcul de réponse en fonctionnement d'un alternateur. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Franche-Comté, 2014. Français. ⟨NNT : 2014BESA2033⟩. ⟨tel-01263702⟩