Analyse robuste sous incertitudes des vibrations des roues aubagées en présence de non-linéarités géométriques et désaccordage intentionnel

Robust analysis under uncertainties of bladed disk vibration with geometrical nonlinearities and detuning

• Auteur / Autrice : Anthony Picou
• Direction : Christian Soize
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Modélisation et simulation multi échelle (Marne-la-Vallée) - Laboratoire de Modélisation et Simulation Multi Echelle / MSME
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Deü
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Soize, Didier Clouteau, Fabrice Thouverez, Evangéline Capiez-Lernout, Moustapha Mbaye
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Clouteau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique

Mécanique non linéaire

Aubes (technologie)

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Mots clés libres

Désaccordage involontaire

Désaccordage intentionnel

Dynamique

Non-Linéarités géométriques

Quantification des incertitudes

Mistuning

Detuning

Dynamics

Geometric nonlinearities

Uncertainty quantification

Résumé

Le désaccordage intentionnel, plus communément appelé detuning, a été identifié comme une possible technonologie pour réduire la sensibilité du comportement dynamique de roues aubagées soumises au désaccordage involontaire, aussi appelé mistuning, causé par les dispersions matérielle d'une aube à une autre engendrées lors du processus de fabrication et par la variabilité des propriétés mécaniques des matériaux. Le désaccordage intentionnel est mis en place par l'introduction de motifs à partir desquels différents types de secteurs générateurs, ayant des propriétés géométriques et matérielles différentes, sont assemblés. Cependant, les récentes innovations technologiques impliquant l'utilisation d'aubes de plus en plus flexibles et plus légères conduisent à de grands niveaux de déplacements et de déformations, requiérant l'utilisation des équations dynamiques non linéaires tenant compte des non-linéarités géométriques. Ce travail est dédié à l'analyse robuste des effets des non-linéarités géométriques sur la dynamique non linéaire de roues aubagées désacccordées intentionnellement, en rotation, en présence de désaccordage involontaire. Le désaccordage involontaire correspond à des incertitudes dans le modèle numériques et sont prises en compte par une approche probabiliste. Cette thèse de nouveaux résultats concernant la dynamique non linéaire des roues aubagées désaccordées intentionnellement en présense de non-linéarités géométriques et en présence de désaccordage involontaire. Les analyses dynamiques sont effectuées dans le domaine temporel et analysées dans le domaine fréquentiel. L'analyse fréquentielle des réponses non-linéaires mettent en évidence des réponses significatives en dehors de la bande d'excitation. Les intervalles de confiance des réponses stochastiques permettent d'analyser la robustesse du modèle vis-à-vis des incertitudes, c'est-à-dire du niveau de désaccordage involontaire. La roue aubagées utilisée pour les simulations numériques est composée de 24 secteurs pour lesquels différents motifs de roues aubagées désaccordées intentionnellement sont analysés, avec ou sans désaccordage involontaire

The intentional mistuning, also called detuning has been identified as an efficient technological way for reducing the sensitivity of the forced response of bladed disks to unintentional mistuning (simply called mistuning), caused by the manufacturing tolerances and the small variations in the mechanical properties from blade to blade. The intentional mistuning consists in detuning the bladed disk structure by using partial or alternating patterns of different sector types. However, the recent technological improvements that include the use of more flexible and lighter blades can lead to large strains/displacements, which requires the use of nonlinear dynamic equations involving geometric nonlinearities. This work is devoted to the robust analysis of the effects of geometric nonlinearities on the nonlinear dynamic behavior of rotating detuned bladed disks in presence of mistuning. The detuning corresponds to uncertainties in the computational model, and are taken into account by a probabilistic approach. This thesis presents a series of novel results in dynamics of rotating bladed disks with mistuning and detuning in presence of nonlinear geometrical effects. The structural responses are computed in the time domain and are analyzed in the frequency domain. The frequency analysis exhibits responses outside the frequency band of excitation. The confidence region of the stochastic responses allows the robustness to be analyzed with respect to uncertainties, that is to say with respect to the level of mistuning. The bladed disk structure, which is used for the numerical simulations, is made up of 24 blades for which several different detuned patterns are investigated with and without mistuning