Identification des Dommages et Estimation des Propriétés des Dommages Géométriques par Surveillance de l'État de la Structure Basée sur lesVibrations

Damage Identification and Estimation of Geometry Damage Properties using Vibration Based Structure Health Monitoring

• Auteur / Autrice : Anurag Dubey
• Direction : Roger Serra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Mécanique et Productique
• Date : Soutenance le 22/04/2021
• Etablissement(s) : Bourges, INSA Centre Val de Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé (Orléans ; 2018-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Roger Serra, Thien-Phu Le, Jean-Michel Genevaux, Vivien Denis, Francois Guillet, Massimiliana Carello
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Thien-Phu Le, Jean-Michel Genevaux

Mots clés

Mots clés libres

Analyse modale

Recalage de modèle

Évaluation des dommages

Modal analysis

Model updating

Damage assessment

Résumé

Si des dommages ne sont pas détectés et atteignent une taille critique, des effondrements soudains et des pannes catastrophiques peuvent survenir. L'une des méthodes de surveillance les plus appropriées pour définir la présence de dommages et évaluer la structure est la surveillance de l'état de la structure basée sur les vibrations. Premièrement, la recherche se concentre sur une technique d'identification des dommages basée sur les changements de fréquence entre une structure de poutre saine et endommagée. Un algorithme basé sur le Coefficient de Décalage de Fréquence est proposé, et la sensibilité des fréquences naturelles est étudiée. L'effet de l'incertitude sur les fréquences propre (0.1%, 0.2% et 0.3%) dans le cas endommagé est testé, et des échantillons sont utilisés pour estimer la position et la sévérité moyennes des dommages. Deuxièmement, l'objectif de cette recherche est de corréler le type possible de dommages géométriques avec l'évaluation de la réduction de la rigidité en flexion à l'aide de la poutre encastré-libre d'Euler Bernoulli. Pour atteindre cet objectif, la corrélation numérique entre les simulations de modèles d'éléments finis 2D et 3D a été réalisée pour obtenir une bibliothèque de dommages comparant le pourcentage de réduction de la rigidité en flexion et les dommages géométriques tels que les rectangles et les trous. Enfin, différents cas endommagés sont examinés dans les différentes parties le long de la poutre avec les changements de positions d'endommagement, de type de géométrie d'endommagement, de valeurs d'endommagement et d'endommagement simple et double, etc. La poutre expérimentale avec des dommages géométriques réels est testée pour localiser, quantifier et classer les propriétés des dommages géométriques.

If damages remain undetected and reach a critical size, sudden collapses and catastrophic failure can happen. One of the most suitable monitoring methods to define the presence of damage and assess the structure is the Vibration-Based Structure Health Monitoring (VBSHM). Firstly, the research is focused on a damage identification technique based on the frequency changes between healthy and damaged beam structure. An algorithm based on Frequency Shift Coefficient (FSC) is proposed, and the sensitivity of natural frequencies is studied. The effect of uncertainty on natural frequencies (0.1%, 0.2% and 0.3%) in damaged case is tested, and samples are used to estimate the average damage position and severity. Secondly, the objective of this research is to correlate the possible type of geometry damages with the bending stiffness reduction evaluation using Euler Bernoulli cantilever beam. To achieve this goal, the numerical correlation between 2D and 3D finite element models simulations were performed to obtain damage library comparing the percentage of bending stiffness reduction and geometry damages such as rectangular and hole. Finally, different damaged cases are examined in the different parts along the beam with the changes in damage positions, damage geometry type, damage values, and single and double damage, etc. The experimental beam with real geometry damage is tested to localize, quantify and classify the geometry damage properties.