Champs aléatoires d'estimateurs articulés.

Un nouveau point de vue de l'estimation robuste pour identification de systèmes basée sur l'approche champ aléatoire et nommée "champ aléatoire d'estimateurs articulés" est présentée. Un pont entre estimation robuste et champ aléatoire est effectué à partir d'un ensemble de 4p coordonnées fondamentales. Le principe fondamental est de 2p-seuiller aléatoirement et de 2p-réduire aléatoirement les outliers naturels, conférant ainsi le caractère articulé du chaînage de (2p+1)-normes aléatoires. Ce chaînage constitue ainsi la fonction d’estimation à 4p-degrés de liberté. Ces 4p-variables aléatoires articulent la fonction d’estimation pour estimer un modèle paramétrique : c’est la phase d’estimation articulée. Une fois cette phase accomplie, l’ensemble des paramètres estimés ne représentent plus des scalaires mais des champs aléatoires comme une fonction de ces 4p-variables, déplaçant ainsi le problème de l'approche analytique vers l'approche géométrique. Nous présenterons des résultats de simulations sur l'estimation d'un modèle linéaire ARX dans le cas p=2, c'est à dire un chaînage de 5 normes.

Les ondes en EDP

Définition d'une onde : modification de l'état physique d'un milieu matériel ou immatériel, qui se propage à la suite d'une action locale avec une vitesse finie, déterminée par les caractéristiques des milieux traversés.L'équation d'onde s'écrit sous la forme d'une EDP, connue comme étant le d'alembertien, lien entre le laplacien et la dérivée temporelle. Les ondes quelques soit leur nature existent sous différentes formes, toutes initialement exprimées sous la forme d'une EDP qu'il convient de résoudre : simplification dimensionnelle, hypothèses, réduction numérique... ou part une approche plus directe en dimension infinie par une analyse avec des outils appropriés tels que les semigroupes, une analyse structurelle telle que les invariants spatiaux (Riemann), une analyse tenant compte des propriétés physique (approche Hamiltonienne).

Développements de méthodes ultrasonores pour la surveillance et le diagnostic de composants de structures

Les travaux de recherche présentés s’intéressent au développement des méthodes d’acoustique ultrasonore pour proposer de nouveaux outils de caractérisation, de contrôle et d’évaluation des matériaux et des composants. Les applications peuvent donc concerner le CND ou le SHM.Deux grandes catégories de développements sont détaillées dans le séminaire. Les premiers concernent la compréhension de la propagation d’ondes dans un milieu liquide avec des gradients de températures, de vitesses et des variations possibles d’engazement. Ce milieu est caractéristique des futurs réacteurs refroidis au sodium liquide développés par plusieurs pays. Les seconds développements concernent l’évaluation de la qualité du collage par des méthodes ultrasonores.Le flux de sodium qui circule dans le cœur du réacteur est un milieu de propagation très complexe qu’il faut pouvoir décrire à une échelle compatible avec celle de la longueur d’onde ultrasonore. Les travaux portent sur plusieurs aspects. Des modélisations du milieu de propagation sont proposées soit à partir de connaissances antérieures soit par un modèle de milieu aléatoire gaussien reproduisant l’aspect turbulent du milieu. Les travaux portent également sur le développement ou l’adaptation de méthodes de simulation de propagation d’ondes : code rayon ou code éléments finis spectraux (SPECFEM). Enfin des développements expérimentaux en eau valident les modélisations choisies (banc UPSILON, banc IKHAR).Le contrôle non destructif de collages, sans défauts macroscopiques mais présentant des niveaux d’adhésion insuffisants, reste un verrou scientifique, qui limite l’emploi des structures collées soumises à des chargements importants. Les travaux présentés privilégient une direction de recherche : l’acoustique non linéaire (ANL). La méthodologie mise en place consiste à faire des mesures acoustiques sous chargement mécanique pour mieux caractériser l’état des matériaux. Plusieurs protocoles ont été envisagés. Un partenariat avec l’IMP (INSA Lyon) a été établi afin de créer des étalons de collage fiables et reproductibles pertinents pour la démonstration de faisabilité des méthodes acoustiques ultrasonores. L’exposé s’élargira sur une synthèse de travaux en cours dans le cadre de l’ANR ISABEAU (ondes guidées, retournement temporel).

Visualization of sound field radiated from non-stationary sources

Acoustic imaging technique plays a role to visualize the
acoustic field. A brief overview of the classic imaging techniques and its
application, such as nearfield acoustic holography (NAH) for stationary and
cyclostationary source, are prepared. Then, NAH for transient source is
presented. A semi-free transient sound field is considered into NAH, in
which the half-space interpolated time-domain equivalent source method
(ITDESM) are presented for the purpose of modeling the transient sound
propagation under different reflection conditions. That breakthrough the
limitation of free-field application of conventional ITDESM.

Identification of linear dynamic EIV system excited by arbitrary input

Representations where measurement noises are present on both the inputs and outputs are called errors-in-variables models and play an important role when the identification purpose is the determination of the inner laws that describe the dynamics. They have been investigated in the past decade from different points of view. In this presentation, a novel EIV identification method will be presented for linear dynamic system, which has the following advantages,1. Allow arbitrary input signals, including nonstationary and harmonic components;2. Handle all kinds of measurement noise models (white, colored, (un)correlated);3. Return efficient estimates for plant model parameters, and consistent estimate for the input-output noise covariance matrix.   The basic idea and technical details will be explained, simulation examples are also provided. As it goes beyond the classicl EIV identification framework, some chanllenging problems will be opened, such as starting values of the colored noise model.

Caractérisation de la robustesse des techniques d’imagerie acoustique par ondes guidées

Les techniques d'imagerie acoustique par ondes guidées sont en développement depuis des plusieurs décennies. Aujourd'hui leur application dans les secteurs civils et militaires nécessite le développement d'outils permettant d'évaluer leur performance et leur robustesses. Les courbes de Probabilité de Détection (PoD) sont largement utilisées pour évaluer la performance des systèmes de Contrôle Non Destructif (CND) vis-à-vis de la détection de défaut mais aucun indicateur ne rend compte de la performance de la localisation d'un défaut. De plus les courbes PoD sont difficile à obtenir pour les techniques SHM en raison du caractère reproductible de ces techniques. Deux nouvelles métriques ont été récemment introduites et permettent d'évaluer la robustesse de la localisation d'un défaut sur une structure. C'est ce qui fait l'objet de cette présentation. Ces métriques ont été testées sur trois méthodes d'imagerie SHM. Une étude paramétrique, réalisée numériquement, sera d'abord présentée. Des résultats expérimentaux permettent de valider l'utilisation des métriques et de générer des courbes de taux de localisation.

The vibrational behavior of multi-layer plates: A comparison between experimental and theoretical results

In the context of aeronautics, automotive and construction applications the design of lightweight multilayer plates with optimized vibroacoustical damping and isolation performances remains a major industrial challenge and a hot topic of research. This seminar focuses on the analytical modelling and experimental validation of the vibrational behavior of three-layer composites plates.At LVA a team of people worked on the experimental assessment of the equivalent Young’s modulus and loss factor of three-layer composites plates in a broad-band frequency range, up to a frequency of 20kHz. The aim was to validate an equivalent single layer analytical model (MOVISAND) across the full audible frequency range. For this purpose the velocity field of a shaker-excited multi-layer composite plate was measured by means of a scanning laser vibrometer. Two approaches to extract the material properties were considered: CFAT and a complex wavenumber fit. CFAT exploits the plate’s equation of equilibrium to estimate the material properties in a force-free plate area. The complex wavenumber fit extracts the material properties by fitting the Green’s function of the plate, as function of the complex wavenumber, on to the measurement data. The plate’s Green’s function is estimated by means of an image source method, in which the source strengths of the image sources (infinite plate Hankel functions) are estimated from the measurement data as well.The results of both approaches (CFAT and complex wavenumber fit) are in very good agreement with an equivalent single layer analytical modeling based on wave propagation analysis (MOVISAND).The comparison with this model allows identifying the frequency dependent complex modulus of the polymer core layer through an inverse approach.Dynamical mechanical analysis measurements were also performed on the polymer layer alone (at MATEIS) to compare with the values obtained through inverse method. Again, a good agreement between these two estimations over the broad-band frequency range demonstrates the validity of the approach. [PDF]

Modélisation du comportement vibroacoustique d’une cabine de camion en moyenne fréquence avec prise en compte des habillages

L’objectif principal du projet CLIC (City Lightweight and Innovative Cab) est de proposer une nouvelle cabine de camion allégée, destinée aux transports urbain et périurbain. Cet allègement impacte directement le confort vibroacoustique et oblige les concepteurs à prendre en compte des phénomènes non étudiés précédemment, tel le confort vibroacoustique en moyenne fréquence. La méthode SmEdA permet la modélisation d’un tel problème. Il s’agit d’une méthode de sous-structuration par éléments finis, basée sur une formulation énergétique modale. Ce séminaire se focalisera sur l’interaction plancher-cavité, pour des excitations solidiennes sur les liaisons châssis-cabine, en prenant en compte les matériaux amortissants. Une comparaison numérique expérimentale permet la validation de la méthode. [PDF]

Corentin Chesnais

Corentin Chesnais

Imagerie acoustique par méthode inverse sur structure à géométrie complexe

L'identification de source acoustique reste aujourd'hui un sujet d'actualité dans l'industrie pour être en mesure d’agir à l'origine même du bruit. Seulement, le milieu industriel impose un certain nombre de contraintes, les principales étant la topologie complexe des structures étudiées, leur accessibilité et l'environnement de mesures. C'est dans ce contexte que la méthode d'identification de source présentée ici, nommée M-iPTF pour inverse Patch Transfer Functions method with Mixed boundary conditions, a été développée. A partir de simples mesures de pressions effectuées autour de la source et quel que soit son environnement, elle est capable de reconstruire les cartographies des différents champs acoustiques (vitesse, pression et intensité) à la surface même de la structure.Le principe de la méthode M-iPTF repose sur un problème acoustique inverse, formulé à partir de la définition d’une cavité virtuelle entourant la source et sur l’application de l’identité de Green. L’utilisation de cette dernière permet à la méthode de séparer le champ venant de la source de celui environnant, et donc de pouvoir réaliser les mesures en environnement extérieur non forcément contrôlé. Pour résoudre le problème, le champ acoustique est décomposé sur les modes propres de cette cavité, dont les conditions aux limites sont arbitrairement choisies mixtes de sorte à n’avoir besoin expérimentalement que de mesurer des pressions acoustiques autour de la source. Ces mesures sont ensuite couplées aux déformées propres de la cavité, dont le calcul par solveur numérique permet de traiter des cavités et donc des sources de géométrie complexe.La méthode a été validée expérimentalement sur une structure mono-pièce vibrante (un carter d’huile) et sur un assemblage de pièces (un tronc moteur), excités par un pot vibrant. Elle a montré ses capacités à correctement localiser et quantifier tous les champs sources acoustiques directement sur la géométrie réelle de la source et dans un large domaine fréquentiel. [PDF]