Recalage de modèles numériques par éléments finis à l'aide de l'analyse modale expérimentale : application à une structure flexible

Mabrouki, Farid (2005). Recalage de modèles numériques par éléments finis à l'aide de l'analyse modale expérimentale : application à une structure flexible. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'analyse modale expérimentale et la modélisation par éléments finis ont été combinées pour la reconception d'une embase flexible d'un système mécanique faite en acier et excitée par un moteur électrique en vue de réduire son niveau vibratoire élevé.

La solution à proposer ne doit pas générer aucun coût de production supplémentaire. Des analyses expérimentales modale et harmonique ont été effectuées sur le système complet et sur certaines de ses composantes séparément en vue de construire et de recaler un modèle numérique fiable par éléments finis. L'amélioration du comportement de l'embase doit se faire en modifiant sa forme géométrique sans ajout de viscoélastiques ni de changement du système de montage du moteur.

Quatre nouvelles conceptions ont été ainsi proposées et évaluées numériquement par différentes méthodes d'analyse ce qui a permis de les classer par 'ordre de mérite' selon un critère spécifique. Un modèle final, comportant une synthèse des solutions proposées, a été mis en oeuvre.

Titre traduit

Improving the vibratory behavior of a flexible plate using combined experimental vibratory measurements and F.E. modelling

Résumé traduit

During this work, we will combine experimental modal analysis and finite-element modeling to re-design a base plate of a mechanical system made up of steel sheets in order to reduce its level of vibrations, which are responsible of undesirable noises. The base plate is produced from a sheet steel containing a certain number of embosses of different shapes in order to make it rigid and able to receive some devices like an electric motor which is the source of the excitation frequencies.

The new model to be designed must be longer than the current one, and it was agreed that the solution to be proposed must not generate additional production costs, i.e., we must only modify the shapes of the base plate to rigidify it, without adding any damping materials nor changing the electric motor mounting system.

To come up with a new design for the base plate avoiding the high level of vibration, it was necessary to study the vibratory behaviour of the current model in order to know the causes of the high vibratory level. We thus performed experimental modal and harmonic analyses of the entire system and of some of its parts separately, in order to progressively build and update a reliable finite-element model.

After observing the mode shapes of the base plate, we came up with four possible new designs. The dynamic analysis tools for simulating finite element models have been reviewed to see which among them, is suitable to reproduce the multi frequency excitation produced by the electric motor. The finite-element model of each new design has undergone both a modal and a harmonic analysis. Some assumptions were made when simulating the multi-frequency excitation force produced by the electric motor on the finite-element model. Using the results of these simulations, we could classify the various models according to a specific criterion: the best conception was useful as the basis for the design of a final model, because we noticed that certain forms or certain details present on the other models contribute to reduce the amplitude of the vibrations.

The final model comprises a synthesis of the strong points of four previously designed models. The modal and harmonic analysis carried out on the finite-element model of the last design showed that a better vibratory behaviour is attained compared with the other ones and an improvement of 22 % comparing to the actual base plate.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [226]-228. Chap. 1. Revue de la littérature -- Chap. 2. Présentation du système -- Chap. 3. Analyse modale de l'embase -- Chap. 4. Analyse harmonique et modale du moteur électrique -- Chap. 5. Analyse modale de l'ensemble embase moteur -- Chap. 6. Étude du système complet, présentation des nouvelles conceptions -- Chap. 7. Choix de la méthode d'analyse harmonique du système -- Chap. 8. Étude des différentes conceptions.
Mots-clés libres:	Analyse, Comportement, Element, Embase, Experimental, Fini, Flexible, Harmonique, Metallique, Modale, Modele, Modelisation, Moteur, Numerique, Reduction, Structure, Vibration, Vibratoire.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Thomas, Marc
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	15 févr. 2011 21:22
Dernière modification:	02 nov. 2016 00:09
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/360

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