Prise en compte d'incertitudes pour la conception robuste et fiable des systèmes complexes : application sur le cas d'éolienne

Incorporating uncertainties for robust and reliable design of complex systems : a case study on wind turbines

• Auteur / Autrice : Mouna Hadj Kacem
• Direction : Abdelkhalak El Hami, Lassâad Walha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, génie mécanique, productique, transport et génie civil
• Date : Soutenance le 21/09/2023
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1993-....) - Laboratoire de recherche de Mécanique, Modélisation et Production (Sfax, Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Elhem Ghorbel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelkhalak El Hami, Lassâad Walha, Jean-Yves Choley, Mohamed Ichchou, Mohamed Haddar, Tahar Fakhfakh, Abdelghani Saouab
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Yves Choley, Mohamed Ichchou
• DOI : 10.70675/7a87fdb6zcca2z40f0z89fcz0a7c0f6f29ff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes complexes

Éoliennes

Dynamique non-linéaire

Mots clés libres

Considération de l’incertitudes

Robustesse

Comportement ‎Dynamique

Etude non-linéaire

Complex Systems

Wind Turbines

Uncertainty Consideration

Robustness

Dynamic ‎Behavior

Non-linear Study

Résumé

Ce travail de recherche se penche sur la robustesse d’un système complexe, en mettant en ‎lumière le comportement vibratoire du système de transmission à double étage d’une éolienne. ‎Pour aborder cette complexité, une première étude examine l’impact de l’incertitude sur une ‎seule variable, ce qui permet de comprendre comment chaque paramètre influence le ‎comportement du système, par rapport à l’incertitude impliquant plusieurs variables ‎simultanément. Cette analyse comparative démontre que l’effet de l’incertitude multivariable ‎ne se résume pas à la somme des effets de l’incertitude uni-variable.‎ Dans le contexte des systèmes complexes, ou l’accent est souvent mis sur leur caractère non-‎linéaire, leur dynamique et leurs interactions avec l’environnement, une seconde analyse est ‎entreprise. Cette analyse consiste à soumettre le même système à une excitation non-linéaire ‎afin d’étudier sa robustesse. A ce stade, l’attention se porte sur les paramètres des sous-‎systèmes en interaction avec le système de transmission. Cette étude implique la prise en ‎compte de l’incertitude, qu’elle concerne une seule variable ou plusieurs variables ‎simultanément (avec deux paramètres), dans le but de mieux comprendre les influences ‎potentielles pouvant être exercées sur la réponse dynamique du système. Cela s’opère en ‎manipulant les incertitudes associées aux paramètres des autres sous-système en interaction, ce ‎qui nous conduit à des conditions complexes.‎ Par conséquent, il est clair que la robustesse d’un système complexe ne se résume pas à la ‎robustesse individuelle de ses sous-systèmes. Au contraire, elle exige une analyse approfondie ‎et des calculs qui intègrent un maximum de données pour examiner la véritable résilience du ‎système complexe dans son ensemble.‎

This research delves into the robustness of a complex system, with a focus on the vibrational ‎behavior of a two-stage transmission system in a wind turbine. To tackle this complexity, the ‎first study examines how uncertainty impacts a single variable, aiming to understand how ‎each parameter affects the system’s behavior compared to when uncertainty involves multiple ‎variables simultaneously. This comparative analysis reveals that the effect of multivariable ‎uncertainty is not merely an aggregation of univariable uncertainties.‎ In the context of complex systems, where the emphasis often lies on their non-linear nature, ‎dynamics, and interactions with the environment, a second analysis is conducted. This analysis ‎involves subjecting the same system to non-linear excitation to study its robustness. At this ‎stage, the focus shifts to the parameters of subsystems interacting with the transmission ‎system. This study involves considering uncertainty, whether it pertains to a single variable or ‎multiple variables simultaneously (with two parameters), with the aim of better understanding ‎potential influences on the system’s dynamic response. This is achieved by managing ‎uncertainties related to the parameters of other interacting subsystems, leading us into ‎intricate conditions.‎ As result, it becomes clear that the robustness of a complex system cannot be simplified to the ‎individual robustness of its subsystems. Instead, it calls for a thorough analysis and ‎calculations that incorporate as much data as possible to examine the genuine resilience of the ‎complex system as a whole.