This paper is devoted to the computation of statistical characteristics of the response of discrete vibration systems with a random external excitation. The excitation can act at multiple points and is modeled by a time-shifted random process and its derivatives up to the second order. Statistical characteristics of the response are given by expansions as to the correlation length of a weakly correlated random process which is used in the excitation model. As the main result analytic expressions of some integrals involved in the expansion terms are derived.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences:génie mécanique : Reims : 2004. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. f. 121-125.

Thèse doctorat : Traitement du signal et télécommunications : Rennes 1 : 2006. / Bibliogr. p. 167-178.

Nowadays, the increasing amount of greenhouse gases and diminishing of the existing petroleum minerals for future generations, has led the automotive companies to think of producing vehicles with less emissions and fuel consumption. For this purpose, Hybrid Electric Vehicles (HEVs) have emerged in the recent decades. HEVs with different configurations have been introduced by engineers.The simulation platform aim for a parallel HEV, where the intention is to reduce the emissions and fuel consumption. The simulation platform includes an Electric Motor (EM) in addition to an Internal Combustion Engine (ICE). A new transmission system is modeled which is compatible with parallel configuration for the HEV, where the inertial effects of the gearbox, clutch and driveline is formulated. The transmission system includes a gearbox which is equipped with synchronizers for smooth change of gears. The HEV is controlled by a rule based controller together with an optimization algorithm as power management strategy in order to have optimal fuel consumption. Using the rule based controller, the HEV is planned to be launched by EM in order to have a downsized clutch and ICE. The clutch modeling is the main focus of this study, where the slipping mechanism is considered in the simulation. In the driveline model, the flexibility effects of the propeller shaft and drive shaft is simulated, so that the model can capture the torsional vibrations of the driveline. The objective of modeling such a system is to reduce emissions and fuel consumption with the same performance of the conventional vehicle. To achieve this goal first a conventional vehicle is modeled and subsequently, a hybrid vehicle is modeled and finally the characteristics of the two simulated models are studied and compared with each other. Using the simulation platform, the state of charge (SOC) of the battery, oscillations of propeller shaft and drive shaft, clutch actuations and couplings, energy dissipated by the clutch, torques provided by EM and ICE, fuel consumptions, emissions and calculation time are calculated and investigated. The hybridization results in a reduction in fuel consumption and emissions, moreover, the energy dissipated by the clutch and clutch couplings are decreased.

In this thesis, we prove the existence of large frequency periodic solutions for the nonlinear wave equations utt − uxx − v(x)u = u3 + [fnof]([Omega]t, x) (1) with Dirichlet boundary conditions. Here, [Omega] represents the frequency of the solution. The method we use to find the periodic solutions u([Omega]) for large [Omega] originates in the work of Craig and Wayne [10] where they constructed solutions for free vibrations, i.e., for [fnof] = 0. Here we construct smooth solutions for forced vibrations ([fnof] [not equal to] 0). Given an x-dependent analytic potential v(x) previous works on (1) either assume a smallness condition on [fnof] or yields a weak solution. The study of equations like (1) goes back at least to Rabinowitz in the sixties [25]. The main difficulty in finding periodic solutions of an equation like (1), is the appearance of small denominators in the linearized operator stemming from the left hand side. To overcome this difficulty, we used a Nash-Moser scheme introduced by Craig and Wayne in [10]. / text

Τα νανοϋλικά και κατ' επέκταση τα νανοσύνθετα υλικά, έχουν προσελκύσει τόσο το επιστημονικό όσο και το βιομηχανικό ενδιαφέρον. Σήμερα, τα νανοσύνθετα υλικά είναι αρκετά διαδεδομένα και χρησιμοποιούνται από όλους τους κλάδους της επιστήμης, όπως οργανική χημεία, μοριακή βιολογία, βιοϊατρική και επιστήμη των υλικών. Τα νανοσωματίδια παρουσιάζουν μεγάλη επιφάνεια επαφής, πράγμα που επηρεάζει τη φυσική, χημική και βιολογική συμπεριφορά τους. Επομένως, αυτή η κλίμακα είναι μοναδική, αφού καθίσταται δυνατή η αλλαγή σε θεμελιώδεις ιδιότητες των υλικών. Τα τελευταία χρόνια η εμφάνιση των πολυμερικών συνθέτων νανοϋλικών είχε σαν αποτέλεσμα την αντικατάσταση των μετάλλων σε πολλές τεχνολογικές και κατασκευαστικές εφαρμογές και αυτό οφείλεται στην ευκολία παραγωγής τους και το χαμηλό τους κόστος. Τα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας αποτελούνται από ένα πολυμερές ως μήτρα και ίνες ή κόκκους ως το μέσο ενίσχυσης. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται σε ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων που παρουσιάζουν σε θερμοκρασία δωματίου. Τα κεραμικά νανοϋλικά και τα νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα είναι οι επικρατέστερες μορφές ενίσχυσης υψηλής αντοχής και υψηλού μέτρου ελαστικότητας, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την παρασκευή προηγμένων σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας, με βελτιωμένες μηχανικές και θερμικές ιδιότητες. Επιπλέον τα σύνθετα αυτά, παρουσιάζουν μεγάλη απορρόφη¬ση ενέργειας κατά την ταλάντωση (damping) με αποτέλεσμα να αποσβένουν τις μηχανικές ταλαντώ-σεις. Η απόσβεση της ενέργειας στα σύνθετα υλικά είναι μία χαρακτηριστική ιδιότητα της δυναμικής τους συμπεριφοράς μέσα σε μια κατασκευή. Με τον έλεγχο της συχνότητας συντονισμού γίνεται δυνατή η επιμήκυνση του χρόνου ζωής της κατασκευής, όταν αυτή υποβάλλεται σε μηχανική κόπωση. Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν ινώδη και κοκκώδη πολυμερικά σύνθετα υλικά με ενίσχυση διαφόρων νανοεγκλεισμάτων, όπως νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs), γραφένιο (GNP), καρβίδιο του πυριτίου (nSiC) και διοξείδιο του τιτανίου (TiO2). Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της δυναμικής τους συμπεριφοράς μέσω μηχανικής ταλάντωσης, με τις τεχνικές της ελεύθερης ταλάντωσης δοκού και της Δυναμικής Μηχανικής Ανάλυσης, DMA. Οι βασικές παράμετροι που υπολογίστηκαν από την ταλάντωση των δοκιμίων είναι ο συντελεστής απωλειών, tanδ και ο συντελεστής απόσβεσης, ζ, το μέτρο αποθήκευσης, E' και η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης, Tg. Έπειτα, γίνεται ανάλυση και σύγκριση των αποτελεσμάτων προκειμένου να διαπιστωθεί η μεταβολή της απόσβεσης των υπό εξέταση υλικών, από την προσθήκη νανοεγκλεισμάτων μέσα στη μήτρα. Τέλος, γίνονται κάποιες προτάσεις προς μελλοντική έρευνα για τη βελτίωση της διασποράς των εγκλεισμάτων μέσα στη μήτρα, αλλά και η περαιτέρω μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων και των ιδιοτήτων απόσβεσης των παρασκευασθέντων υλικών, σε συνδυασμό με τον χαρακτηρισμό τους μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας. / Nanomaterials and nanotechnologies play a significant role in many fields of modern science, such as material science, chemistry, molecular biology and medicine. They exhibit novel, better physical and chemical properties than the bulk materials. This is a result of the change in the electronic structure, which is responsible for electroconductivity, optical absorption, chemical reactivity, catalytically activity and mechanical properties. In the past few decades there has been a great expansion in research related to the polymer nanocomposites, due to development of advanced materials for many engineering applications. Polymer nanocomposites is a combination of polymer matrix with a large range of filler materials both, organic or inorganic and are considered to be an important group of relatively inexpensive materials, reproducible and easy to process. Polymer nanocomposites possess properties that are unique; for example high modulus carbonaceous nanofillers or ceramic nanoparticles are added into the matrix to produce reinforced polymer composites that exhibit significantly enhanced mechanical properties, including strength, modulus and fracture toughness. Furthermore, they exhibit a superior level of damping over most metals and ceramics. Damping in composite materials is an important feature of the dynamic behavior of structures, controlling the resonant and near-resonant vibrations and thus prolonging the service life of structures under fatigue loading and impact. This project is investigating the damping properties of carbon nanotubes (CNTs), graphene (GNP) and silicon carbide (nSiC) based glass-fiber reinforced polymer nanocomposites and titanium dioxide (TiO2) based polymer nanocomposites, in which nanofillers are dispersed into the polymer matrix. Incorporation of nanofillers into the polymer matrix, results in substantial changes in the mechanical and thermal properties of the polymer nanocomposites. These nanofillers play a very promising role due to their better structural and functional properties such as high aspect ratio, high mechanical strength, high thermal and electrical properties etc, than others. The later sections will discuss about processing of CNT, GNP, nSiC, TiO2/polymer composites by different routes such as solution mixing and polymerization. Therefore, the main goal of this project is the successful development of these polymer nanocomposites and characterization of their dynamic response. The test procedure involved experiments using cantilever beam specimens subjected to an impulse input and furthermore dynamic mechanical analysis, DMA. Loss factor (tanδ), damping coefficient (ζ), storage modulus (E') and glass transition temperature (Tg) when then derived. The validity of the re¬sults depends largely upon the analysis procedure used to process the raw data. These results were compared and tabulated. These leads to a discussion of the properties of the nanofillers, their dispersion within the polymer matrix and finally the outlook for the future.

Les recherches scientifiques sur la pile à combustible échangeuse de protons (PEMFC) ont, jusqu'il y a peu, concerné presque exclusivement les aspects fondamentaux liés à l'électrochimie, particulièrement la conception, le dimensionnement, les performances et le diagnostic. Récemment, les objectifs de durée de vie ont ouvert un nouvel axe de recherche sur le comportement mécanique de la PEMFC devant conduire à son optimisation statique et dynamique. Parallèlement les installations vibroclimatiques de la plateforme d'essais " Systèmes Pile à Combustible " de Belfort ont été développées. La thèse de Vicky ROUSS soutenue en 2008 montre l'intérêt et le potentiel de la modélisation type " boîte noire " pour simuler le comportement mécanique de la PEMFC, et de la technique des signatures mécaniques expérimentales pour mettre en évidence la présence des phénomènes physiques à l'intérieur de la PEMFC. Dans ce contexte les travaux de la présente thèse ont concerné le pilotage des essais de durabilité par simulation boîte noire temps réel et l'exploitation de cette dernière en vue de la découverte des phénomènes physiques à l'intérieur de la PEMFC. La modélisation par réseaux de neurones des systèmes simples de type oscillateur harmonique a représenté le premier pas pour la définition d'un modèle neuronal de pilotage des essais de durabilité en temps réel. Le cas du système mécanique excité par la base qui correspond à une pile à combustible fixée sur la plateforme vibratoire, a été considéré. L'architecture neuronale optimale a été définie en plusieurs étapes en utilisant différents algorithmes. Elle utilise en entrée le signal de commande du système et la réponse mesurée sur la pile à combustible au moment t et en sortie on obtient la réponse prédite du comportement de la pile à combustible au moment t+1. Cette architecture a été mise au point et validée par des essais sur la plateforme. D'autres essais ont permis de mettre en évidence différents comportements de la pile à combustible en fonction de l'amplitude de sollicitation, de la pression et de la température de la pile à combustible. Les signatures mécaniques obtenues réalisées à partir des essais de durabilité complètent la bibliothèque de signatures déjà existante et mettent en évidence de nouveaux comportements de la pile à combustible.

L'identification des modes vibratoires est un sujet prioritaire dans le cadre de la surveillance des structures civiles. Certaines techniques d'identification, les méthodes sous espace, ont prouvé leur adéquation pour l'identification et la détection de changements dans les caractéristiques vibratoires, ceci sous des conditions opérationnelles. Le but de cette thèse est l'amélioration de l'efficacité et de la robustesse de ces approches pour l'identification vibratoire et pour la détection des pannes dans les structures de grande taille, équipées d'un grand nombre de capteurs et fonctionnant en conditions environnementales diverses et bruitées. Dans cette thèse, quatre verrous majeurs ont été levés. D'abord, à partir de mesures collectées à différents points de mesure et sous différentes conditions environnementales, un algorithme d'extraction des déformées est proposé, alliant simplicité, modularité et compacité. Ensuite, une reformulation d'un problème moindre carrés amène à une amélioration conséquente du temps de calcul, lors du calcul multi ordre utilisé pour séparer les vrais modes de structures des modes parasites. D'autre part, une approche statistique pour la détection de pannes est améliorée et modifiée par l'usage d'un résidu robuste aux variations dans l'excitation ambiante inconnue. Finalement est considéré le problème de localisation de fautes quand l'absence de modèle aux éléments finis doit être compensée par un calcul direct de sensibilités à partir des données mesurées. Les différentes méthodes sont validées sur simulations et sont appliquées avec succès pour l'identification et la détection de fautes sur plusieurs structures civiles de grande taille.

L'exposition aux vibrations est une préoccupation importante au niveau de la prévention des troubles musculo-squelettiques au membre supérieur. Selon une étude effectuée par Semid (2002), la vibration est présente dans différents secteurs reliés à l'automobile. En effet, différents domaines d'emploi regroupent les facteurs de risques soulevés par le Centre canadien d'hygiène et de sécurité au travail (CCHST). Plusieurs troubles ont été soulevés selon la norme ISO 5349-1 considérant la vibration comme un facteur de risque de développer des troubles musculo-squelettiques (TMS). Plus particulièrement, le membre supérieur semble visé lorsqu'une exposition aux vibrations se fait par l'entremise d'outil vibrant mis en contact avec la main. Cette étude a servi à explorer différentes variables pouvant influencer la transmission de la vibration au membre supérieur tout comme le recrutement musculaire de ce segment. L'utilisation d'un pot vibrant a permis de contrôler certaines variables afin d'exposer douze sujets à diverses combinaisons d'éléments vibratoires (90 au total). Effectivement, l'amplitude (2,5 m/s2, 5 m/s2 et 10 m/s2) et la fréquence (20 Hz, 40 Hz et 65 Hz) de la vibration étaient contrôlées par le pot vibrant. Il s'agit en fait des deux premières variables indépendantes étudiées. D'ailleurs, ce groupe se conclut avec la force de préhension (25 N, 50 N et 100 N) et la déviation du poignet (neutre, radiale et ulnaire) qui ont aussi formé les conditions expérimentales. Par contre, le groupe de douze sujets était divisé en deux somatotypes de six ectomorphes et six mésomorphes. Les combinaisons effectuées entre ces facteurs lors de la réalisation des conditions expérimentales impliquaient que les sujets maintiennent une force de préhension sur la poignée du pot vibrant pendant dix secondes. L'électromyographie a été utilisée afin de mesurer l'activité musculaire des participants. De plus, la disposition de deux accéléromètres sur le membre supérieur des sujets a permis d'observer la transmission des vibrations vers les diverses articulations impliquées. Les résultats de l'étude ont permis d'observer qu'une force de préhension plus importante entraînait une transmission plus élevée de la vibration au membre supérieur. De plus, les sujets de type ectomorphe avaient tendance à transmettre de façon plus importante les vibrations et à solliciter certains muscles davantage (extenseur commun des doigts). Finalement, il a été vu que la combinaison d'une haute amplitude (10 m/s2) et d'une faible fréquence (20 Hz) de la vibration était celle où les contraintes musculaires pour le membre supérieur étaient les plus élevées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Vibration, Force de préhension, Somatotype, Troubles musculo-squelettiques, Électromyographie.

Large structures exposed to the environment such as the collinear omni and large panel communication antennas in this research suffer damage from cyclic wind, rain, hail, ice load and impacts from birds and stones. Stresses from self-weight, ice loading and wind gusts will produce deformations of the structure that will lead to performance deterioration of the antenna. In order to avoid such a case, it is important to understand the static, dynamic and aerodynamic behavior of these structures and thus optimization can be achieved. In this research the current fluid-structure interaction methods are used to model, simulate and analyze these communication antennas in order to assess whether failure would occur under service loads. The FEA models developed are verified against analytical models and/or experiments. Different antenna configurations are compared based on their capacity to minimize vibration effects, stress-induced deformations and aerodynamic loading effects.