Réduction en dynamique non-linéaire géométrique : Application au cas des structures à symétrie cyclique - Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Reduction of nonlinear geometric dynamic system : Application to the case of cyclic structures

Réduction en dynamique non-linéaire géométrique : Application au cas des structures à symétrie cyclique

Résumé

The current ecological context is leading engine manufacturers to a process of drastically reducing their impact on the environment. To this end, new engine architectures are being considered to improve the performance of turbojet engines and reduce their fuel consumption. One of the tracks considered is the increase in engine dilution rate leading to an increase in propeller size. This height gain is offset by the use of lightweight materials such as carbon fibres. The coupling of these two solutions leads to the design of slender structures that can be the location of large displacements that may be difficult to take into account in dynamic studies due to their non-linear nature. The objective of this thesis work is to propose a reduction method adapted to the study of geometric non-linearities in the case of rotating cyclic structures. For this purpose, reduction methods dedicated to geometric non-linearities have been adapted to take into account the centrifugal effects due to rotation. In a second step, a substructure method was proposed by coupling a classical modal synthesis method to the non-linear approaches established previously. The application of these methods was initially carried out on simple examples like clamped-clamped 1D and 3D non-linear beam which demonstrated significant reduction capacities while maintaining good accuracy and allowing substantial time savings. In a second step, the substructure method was used on a simplified fan-type cyclic structure. The results obtained are interesting and consistent with all those given in the document, but do show some limitations related to the assumptions used.
Le contexte écologique actuel amène les motoristes dans un processus de réduction drastique de leur impact sur l’environnement. Pour cela, de nouvelles architectures moteurs sont envisagées afin d’améliorer les performances des turboréacteurs et diminuer leur consommation de carburant. Une des pistes considérée est l’augmentation du taux de dilution des moteurs menant à une augmentation de la taille des hélices propulsives. Ce gain de taille est contrebalancé au niveau du poids par l’utilisation de matériaux légers tels que les fibres de carbone. Le couplage de ces deux solutions mène à la conception de structures élancées pouvant être le lieu de grands déplacements dont la prise en compte dans les études dynamiques peut être problématique du fait de leur nature non-linéaire. L’objectif de ce travail de thèse est de proposer une méthode de réduction adaptée à l’étude des non-linéarités géométriques dans le cas d’une structure cyclique en rotation. Pour cela, les méthodes de réduction dédiées aux non-linéarités géométriques ont été adaptées afin de prendre en compte les effets centrifuges dus à la rotation. Dans un second temps, une méthode de sous-structuration a été proposée en couplant une méthode de synthèse modale classique aux approches non-linéaires établies précédemment. L’application de ces méthodes a été réalisée dans un premier temps sur des exemples simples de type poutre bi-encastrée 1D et 3D non-linéaires qui ont démontrés des capacités de réduction importantes en conservant une bonne précision et en permettant un gain de temps substantiel. Dans un second temps, la méthode de sous-structuration a été utilisée sur une structure cyclique de type fan simplifié. Les résultats obtenus sont intéressants et cohérents avec l’ensemble de ceux donnés dans le mémoire, mais montrent cependant certaines limites liées aux hypothèses utilisées.
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tel-02476146 , version 1 (12-02-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02476146 , version 1

Citer

Adrien Martin. Réduction en dynamique non-linéaire géométrique : Application au cas des structures à symétrie cyclique. Mécanique des structures [physics.class-ph]. École Centrale de Lyon, 2019. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02476146⟩
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