L'effet de la rotation aux ancrages est connu comme la principale raison engendrant la fatigue des haubans. Malgré la grande variation de cet effet d'un hauban à l'autre, tous les haubans des ponts haubanés sont généralement conçus par une même règle proposée dans plusieurs normes et recommandations. Cette règle semble excessive pour le cas des haubans dont l'effet de la rotation n'est pas important (tablier très rigide, espacement des haubans petit, etc.), mais probablement pas suffisamment sécuritaire pour le cas des haubans dont cet effet devient critique (tablier très flexible, grand espacement des haubans, haubans très longs, etc.). Afin d'optimiser la conception des ponts haubanés, il est donc intéressant d'estimer la demande de la fatigue qui consiste elle-même à estimer la demande de rotation aux ancrages des haubans. Ce document présente un projet de recherche visant à évaluer la rotation aux ancrages des haubans sous les charges de trafic et de vent. Un indice d'amplification de fatigue qui relie la rigidité du tablier, l'espacement des haubans et leur rigidité verticale à l'amplitude de rotation aux ancrages bas des haubans sous les charges routières est développé. En se basant sur des calculs analytiques et numériques (méthode des éléments finis), des équations sont proposées pour prédire l'amplitude de rotation aux ancrages bas des haubans sous charge de fatigue. Il est démontré que la contrainte axiale maximale due aux charges d'exploitation n'est pas directement liée à la rotation aux ancrages bas des haubans. En combinant avec un autre indice, \Omega, il est possible de relier la contrainte axiale maximale dans le hauban et l'amplitude de rotation à son ancrage bas. Afin d'évaluer la rotation des haubans sous les charges de vent, des essais en soufflerie ont d'abord été réalisés pour évaluer les coefficients aérodynamiques d'un cylindre incliné (représentant un hauban) dans un écoulement. Le cylindre a été positionné à différents angles d'inclinaisons, par rapport à la verticale et l'horizontal, relatifs au vent. Deux balances dynamiques à trois composantes ont été conçues pour mesurer les forces aérodynamiques. Les trois coefficients des forces aérodynamiques sont normalisés en se basant sur la vitesse de l'écoulement. Les résultats montrent que le coefficient de traînée et la résultante du coefficient de portance ainsi que celui de côté peuvent être exprimés par une fonction empirique en fonction de l'angle d'incidence. Le coefficient de portance et celui de côté restent cependant des fonctions d'angles vertical et horizontal, et ne peuvent pas s'exprimer en fonction de l'angle d'incidence. Il a été observé expérimentalement que le principe d'indépendance devient inexact pour les angles d'incidence supérieurs à 40◦. Les résultats expérimentaux ont ensuite été appliqués pour déterminer les charges de vent sur les haubans. La rotation aux ancrages des haubans due aux charges de vent comprend deux parties: l'une est due à la variation de la vitesse moyenne du vent et l'autre, à ses fluctuations. L'effet de la variation de la vitesse moyenne a été déterminée par des analyses statiques non-linéaires des haubans sous charges de vent moyen correspondant aux moyennes horaires de vitesse de vent extraite à partir des données enregistrées à une station météorologique. L'effet des fluctuations du vent a été déterminée par des analyses dynamiques linéaires des haubans en utilisant la méthode spectrale. Seulement la fluctuation longitudinale de la vitesse du vent a été considérée dans cette étude. Ces rotations ont enfin été comparées à la rotation des haubans sous les charges routières. Les résultats de cette étude permettent de constater la sensibilité des haubans à chaque source de fatigue.

Lors de la conception des pylônes électriques à treillis, la détermination précise des efforts causés par le vent sur ces structures est très importante. Cette recherche a pour objectif de faire le point sur les connaissances actuelles sur les efforts causés par le vent sur les pylônes électriques à treillis et de proposer une méthode innovante pour évaluer de manière plus rationnelle les efforts du vent sur les structures à treillis complexes. Ce mémoire présente en premier lieu une synthèse expérimentale et des documents utilisés en pratique ainsi que les normes en vigueur pour les structures à treillis. Il est démontré qu'il existe encore de nombreuses zones inexplorées et de nombreuses incertitudes sur la détermination des efforts causés par le vent sur les structures à treillis. Ensuite, un programme expérimental est présenté et réalisé sur des cornières à la soufflerie au laboratoire du département de Génie Mécanique de l'Université de Sherbrooke dans le but de déterminer les coefficients aérodynamiques et les paramètres influents sur ces coefficients. De plus, l'effet de masque sur une paire de cornières en fonction de l'angle d'incidence du vent et de l'écart entre ces deux cornières a aussi été étudié au cours des essais. À l'aide des résultats expérimentaux obtenus, un programme prédictif des efforts causés par le vent sur une paire de cornières en tenant compte de l'effet de masque a été écrit en langage Python. Ce programme nommé WindTruss nous permet de déterminer les efforts causés par le vent sur les structures à treillis en fonction de l'angle d'incidence du vent et de l'arrangement géométrique des cornières individuelles. Enfin, ce programme a été utilisé pour faire quelques exemples et les résultats obtenus ont été comparés avec les normes en vigueur et les résultats antérieurs.

La maîtrise du comportement en vol d'un projectile est, en partie, conditionnée par la connaissance des coefficients associés à chaque effort aérodynamique. Différents outils sont utilisés dans l'industrie, tels que les codes numériques aérodynamiques ou les essais en soufflerie, afin d'obtenir une première estimation des coefficients en phase d'avant-projet. Il est ensuite nécessaire de vérifier la valeur des coefficients et de valider le comportement du projectile en vol au moyen de tirs instrumentés. Un outil automatisé est donc proposé afin d'identifier les coefficients aérodynamiques d'un projectile à partir des mesures issues d'un vol. La technique d'identification est pensée pour être applicable à une gamme la plus large de projectiles. Elle introduit un problème d'optimisation non linéaire en dimension finie. La fonctionnelle du problème contient deux termes : un terme d'écart entre les paramètres d'état et les mesures, de sorte à s'approcher au mieux des mesures et à les relaxer, et un terme de pénalisation prenant en compte les équations de la mécanique du vol. L'outil proposé est testé, pour un projectile de type flèche, avec des données simulées ou avec des données issues de tirs. Il permet l'identification des coefficients aérodynamiques recherchés. L'algorithme est robuste face au bruit et permet également la reconstruction d'une trajectoire débruitée.

La maîtrise du comportement en vol d’un projectile est, en partie, conditionnée par la connaissance des coefficients associés à chaque effort aérodynamique. Différents outils sont utilisés dans l’industrie, tels que les codes numériques aérodynamiques ou les essais en soufflerie, afin d’obtenir une première estimation des coefficients en phase d’avant-projet. Il est ensuite nécessaire de vérifier la valeur des coefficients et de valider le comportement du projectile en vol au moyen de tirs instrumentés. Un outil automatisé est donc proposé afin d’identifier les coefficients aérodynamiques d’un projectile à partir des mesures issues d’un vol. La technique d’identification est pensée pour être applicable à une gamme la plus large de projectiles. Elle introduit un problème d’optimisation non linéaire en dimension finie. La fonctionnelle du problème contient deux termes : un terme d’écart entre les paramètres d’état et les mesures, de sorte à s’approcher au mieux des mesures et à les relaxer, et un terme de pénalisation prenant en compte les équations de la mécanique du vol. L’outil proposé est testé, pour un projectile de type flèche, avec des données simulées ou avec des données issues de tirs. Il permet l’identification des coefficients aérodynamiques recherchés. L’algorithme est robuste face au bruit et permet également la reconstruction d’une trajectoire débruitée. / The control of the flight behaviour of a projectile partly depends on the knowledge of the coefficients associated with each aerodynamic loading. Different tools are used in the industry, such as numerical aerodynamic codes or wind tests in order to obtain a first estimate of the coefficients during the stage of pilot study. It is then necessary to verify the value of the coefficients and to validate the behaviour of the projectile thanks to scored fires. An automated tool is consequently proposed in order to identify the aerodynamic coefficients of a projectile from flight data. The identification technique is designed so as to be applicable to the widest range of projectiles. It presents a nonlinear optimization problem in finite dimension. The functional of the problem contains two terms : the first one is a gap between the state parameters and the measurements, in order to approach the measurements at best and to relax them, and the second one is a penalization term which takes the flight mechanics equations into account. The proposed tool is tested, for a Kinectic Energy projectile, with simulated data or real flight data. It enables the identification of the searched out aerodynamic coefficients. The algorithm is robust in a noisy environment and also enables the reconstruction of a denoised trajectory.

L'utilisation des coefficients aérodynamiques pour caractériser le comportement d'un objet en vol libre demeure un sujet de recherche parmi les plus complexes et les plus étudiés dans le domaine de la balistique extérieure. La présente étude analyse l'identification des coefficients aérodynamiques à partir de données obtenues lors d'essais en vol libre. Elle vise à modéliser, définir ainsi que maîtriser les techniques d'identification de paramètres les plus adaptées au problème qu'est la détermination des coefficients aérodynamiques. Le travail de thèse a été dédié au développement d'une procédure d'identification pour la détermination des coefficients aérodynamiques à partir de mesures de vol libre et a été testée pour deux cas d'application : un corps de rentrée dans l'atmosphère et un projectile stabilisé par empennage. Cette procédure nécessite plusieurs étapes telles que la description du comportement d'un objet en vol libre sous la forme d'un modèle non linéaire en représentation d'état, la description polynomiale des coefficients aérodynamiques en fonction du nombre de Mach et de l'incidence, les analyses d'identifiabilité a priori et a posteriori suivies de l'estimation des paramètres. De plus, dans le but d'augmenter la probabilité que les coefficients caractérisent l'aérodynamique de l'objet pour l'ensemble des conditions d'essais et d'améliorer la précision des coefficients estimés, une stratégie "multiple fit" a été appliquée. Cette approche fournit une base de données de coefficients aérodynamiques, qui sont déterminés à partir de plusieurs séries de mesures analysées simultanément, afin de décrire le spectre le plus complet du mouvement de l'objet / The use of aerodynamic coefficients for the characterization of the behaviour of an object in flight remains one of the oldest and most emergent research project in the field of exterior ballistic. The present study investigates the identification of the aerodynamic coefficients based on measured data, gathered during free flight tests from different measurement techniques. This project deals with topics as modelling, defining and mastering parameter identification techniques best suited to the problem of the aerodynamic coefficients determination. In the frame of this study, an identification procedure was developed for the aerodynamic coefficients determination based on free flight measurements and was tested for two application cases: a re-entry space vehicle and a fin stabilized reference projectile. This procedure requires several steps such as the description of the behaviour of the vehicle in free flight as a nonlinear state-space model representation, the polynomial descriptions of the aerodynamic coefficients as function of Mach number and incidence, the a priori and a posteriori identifiability analyses, followed by the estimation of the parameters from free flight measurements. Moreover, to increase the probability that the coefficients define the vehicle’s aerodynamics over the entire range of test conditions and to improve the accuracy of the estimated coefficients, a multiple fit strategy was considered. This approach provides a common set of aerodynamic coefficients that are determined from multiple data series simultaneously analyzed, and gives a more complete spectrum of the vehicle’s motion