Policies to reduce emissions from transportation are implemented by different World and European<p>associations. Personal and freight transportation is one of the key contributors in GHG<p>emissions, being the second biggest GHG emitter after energy sector in the European Union.<p>The policies to reduce emissions from transportation are focusing on the optimization of the efficiency<p>of the existing vehicles, the development of new sustainable fuels and propulsion systems<p>and the electrification of the vehicles<p>The continuously increasing price of the permanent magnets and the shortage of rare earths<p>demand the finding of alternatives for the permanent magnet synchronous machines which is<p>currently the leading technology in several domains as hybrid and full electric propulsion and<p>wind turbines due to their best overall performances.<p>The good efficiency and the large constant power-speed ratio in addition to low the cost, high<p>reliability and fault-tolerance make the SRM a candidate with real chances on the market of<p>vehicle propulsion. The main drawbacks of the SRM related to the torque ripple, noise and<p>vibration make the research object in R&Ds all over the world.<p>This thesis is focused on the development of an efficient and robust switched reluctance drive<p>which can be integrated in a hybrid dive train or can be solely used for electric vehicle traction.<p>To achieve this goal, various instantaneous and average torque control techniques are implemented<p>and compared. A converter is designed, built and integrated on a test bench which<p>allows testing SRMs for vehicle propulsion. An investigation on noise production in SRDs ends<p>the thesis. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract<p><p>This thesis deals with the operation of and winding short-circuit fault detection in a Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) based Wind Turbine Generator System (WTGS). Both the faulted and faultless condition of operation has been studied, where the focus is on the electrical part of the system. The modelled electrical system is first simulated and the developed control system is then validated on a test bench. The test-bench component dimensioning is also discussed.<p><p>The faultless condition deals with the start-up and power production mode of operation. Control design based on the Proportional Integral (PI) control technique has been compared for power and torque control strategies against the Linear Quadratic Gaussian (LQG) control technique, at different operating points through the variable-speed region of WTGS operation following the maximum power curve of the system. It was found that the torque control strategy offered less degradation in performance for both the control techniques at operating points different for the one for which the control system was tuned. The start-up procedure of the DFIG based WTGS has been clarified and simplified. The phase difference between the stator and the grid voltage, which occurs due to the arbitrary rotor position when the rotor current control is activated, is minimized by using a sample-and-hold technique which eliminates the requirement of designing an additional controller. This method has been validated both in simulation and experiments.<p><p>The faulted condition of operation deals with the turn-turn short-circuit fault in the phase winding of the generator. The model of the generator, implemented using the winding-function approach, allows the fault to be created online both in a stator and a rotor phase. It has been demonstrated that the magnitude of the current harmonics, used extensively in literature for the Machine Current Signature Analysis (MCSA) technique for winding short-circuit fault detection, is very different when the location of the fault is changed to another coil within the phase winding. This makes the decision on the threshold selection for alarm generation difficult. Furthermore, the control system attenuates the current harmonics by an order of magnitude. This attenuation property is also demonstrated through experiments. The attention is then shifted to the negative-sequence current component, resulting from the winding unbalance, as a possible fault residual. Its suitability is tested in the presence of noise for scenarios with different fault locations, fault severity in terms of the number of shorted-turns and grid voltage unbalance. It is found that due to the presence of a control system the magnitude of the negative-sequence current, resulting from the fault, remains almost the same for all fault locations and fault severity. Thus, it was deemed more suitable as a fault residual. In order to obtain a fast detection method, the Cumulative Sum (CUSUM) algorithm was used. The test function is compared against a threshold, determined on the basis of expected residual magnitude and the time selected for detection, to generate an alarm. The validation is carried out with noise characteristics different from the ones used during the design and it is shown that the voltage unbalance alone is not able to trigger a false alarm. In all the scenarios considered, the detection was achieved within 40 ms despite the presence of measurement filters. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this work, a Representative Volume Element (RVE) generator based on the distance fields of arbitrary shaped inclusion packing is used to obtain morphologies of open-foam materials. When the inclusions are spherical, the tessellations of the resultant packing creates morphologies that are similar to physical foam samples in terms of their face-to-pore ratio, edge-to-face ratio and strut length distribution among others. Functions that combine the distance fields can be used to obtain the tessellations along with the necessary variations in the strut geometry and extract these open-foam morphologies. It is also possible to replace the inclusion packing with a predefined set of inclusions that are directly extracted from CT-scan based images.The use of discrete level-set functions results in steep discontinuities in the distance function derivatives. A multiple level-set based approach is presented that can appropriately capture the sharp edges of the open-foam struts from the resultant distance fields. Such an approach can circumvent the discontinuities presented by the distance fields which might lead to spurious stress concentrations in a material behavior analysis.The individual cells are then extracted as inclusion surfaces based on said combinations of the distance functions and their modifications. These surfaces can be joined together to obtain the final geometry of the open-foam morphologies. The physical attributes of the extracted geometries are compared to the experimental data. A statistical comparison is presented outlining the various features. The study is extended to morphologies that have been extracted using CT-scan images. With the help of mesh optimization tools, surface triangulations can be obtained, merged and developed as finite element (FE) models. The models are ready to use in a multi-scale study to obtain the homogenized material behavior. The upscaling can help assess the practical applications of these models by comparing with experimental data of physical samples. The material behavior of the RVEs are also compared with the experimental observations. To increase the computational efficiency of the study, a neural network based surrogate is presented that can replace the micro-scale boundary value problem (BVP) in the multi-scale analysis. The neural networks are built with the help of modules that are specifically designed to predict history dependent behavior and are called Recurrent Neural Networks (RNN). The surrogates are trained to take into account the randomness of the loading that complex material undergo during any given material behavior analysis. / Dans ce travail, un générateur de volumes élémentaires représentatifs (VER) basé sur les champs de distance d'un agrégat d'inclusions de forme arbitraire est développé dans le cadre de matériaux moussés à structure ouverte. Lorsque les inclusions sont sphériques, la tessellation de l'agrégat résulte en des morphologies similaires aux échantillons de mousse physique en termes de rapports des nombres de face par pores et de bords par faces, ainsi que de la distribution de la longueur des entretoises, entre autres. Les fonctions qui combinent les champs de distance peuvent être utilisées pour obtenir des tesselations avec les variations nécessaires aux géométries des entretoises et extraire ces morphologies de mousse ouverte. Il est également possible de remplacer l'agrégat d'inclusions par un ensemble prédéfini d'inclusions qui sont directement extraites d'images tomographiques.L'utilisation de fonctions de niveaux discrètes entraîne de fortes discontinuités dans les dérivées des champs de distance. Une approche basée sur des ensembles de niveaux multiples est présentée qui peut capturer de manière appropriée les arêtes vives des entretoises des mousses ouvertes à partir des champs de distance résultants. Une telle approche peut contourner les discontinuités présentées par les champs de distance qui pourraient conduire à des concentrations de contraintes parasites dans une analyse ducomportement des matériaux.Les pores individuels sont ensuite extraits en tant que surfaces d'inclusions sur la base desdites combinaisons des fonctions de distance et de leurs modifications. Ces surfaces peuvent être réunies pour obtenir la géométrie finale des morphologies de mousse ouverte. Les attributs physiques des géométries extraites sont comparés aux données expérimentales. Une comparaison statistique est présentée décrivant les différentes caractéristiques. L'étude est étendue aux morphologies qui ont été extraites à l'aide d'images tomographiques.À l'aide d'outils d'optimisation de maillage, les triangulations des surfaces peuvent être obtenues, fusionnées et développées sous forme de modèles d'éléments finis (FE). Les modèles sont prêts à être utilisés dans une étude multi-échelle pour obtenir le comportement homogénéisé du matériau. La mise à l'échelle peut aider à évaluer les applications pratiques de ces modèles en les comparant aux données expérimentales d'échantillons physiques. Le comportement des matériaux des VERs est également comparé aux observations expérimentales.Pour augmenter l'efficacité de calcul de l'étude, un modèle de substitution basé sur un réseau neuronal est présenté. Ce modèle peut remplacer le problème aux valeurs limites à l'échelle micro dans une analyse multi-échelle. Les réseaux de neurones sont construits à l'aide de modules spécialement conçus pour prédire le comportement dépendant de l'histoire et sont appelés réseaux de neurones récurrents (RNN). Les modèles de substitution sont entrainés pour prendre en compte le caractère aléatoire du chargement que subit un matériau complexe lors d'une analyse de comportement d'un matériau. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

En mécanique de la rupture, les problèmes se posant avant l'initiation d'une fissure est caractérisé selon une démarche classique par une grandeur appelée Taux de Restitution d'Énergie. De grands efforts ont été consacrés à son interprétation mathématique et à la recherche de techniques pour son évaluation numérique. De nombreux travaux ont révélé que l'analyse des phénomènes se produisant après l'initiation des fissures (comme par exemple la stabilité de propagation des fissures ou leur vitesse de progression) fait intervenir des quantités comprenant des dérivations à l'ordre élevé, notamment la dérivée seconde, d'énergie potentielle par rapport à la longueur de fissures. Mais une description mathématique de ces dérivations et la recherche de techniques pour leur estimation numérique restent encore un problème ouvert dans la littérature. En effet le calcul des dérivées à l'ordre élevé présente des difficultés considérables dues à la haute singularité des solutions en fond de fissures. Le but principal de ce travail est alors d'élaborer, par une démonstration mathématique rigoureuse, une technique sophistiquée qui en permet une étude tant théorique que numérique. Nous nous limitons pour cela au cadre de la formulation lagrangienne, considérée comme un des outils les plus efficaces pour les problèmes linéaires ou non-linéaires de mécanique de la rupture. En s'appuyant sur la technique de perturbation de domaine, nous commençons par traiter le cas de chargement de surface. Par extension, les situations suivantes sont également mises en compte : 1) chargement thermique; 2) pression ou un champ de forces volumiques sur la fissure; 3) cas de structure en axisymétrique. Dans tous les cas, l'expression analytique de la dérivée seconde est mise sous une forme convenable pour l'étude numérique. Afin de montrer l'intérêt d'une méthode numérique précise, on étudie pour terminer et à titre d'exemple, la post-initiation de fissure pour des spécimens présentant, soit une seule fissure, soit plusieurs fissures interagissantes. Les résultats numériques obtenus par la méthode que nous proposons sont en bon accord avec d'autres venant d'approches différentes, et vérifient toutes les propriétés théoriques de la variation seconde du potentiel mécanique.

Le tire-lait est un appareil conçu pour aider les mères durant l’allaitement. Selon la recherche préliminaire effectuée, c’est un thème très peu exploré dans les études; il est donc difficile d’affirmer si le produit répond correctement aux besoins reliés à son usage et à son utilité ou comment il s’intègre dans l’allaitement. Les fondements de l’étude exploratoire ont été bâtis sur ces enjeux dans le but de comprendre l’expérience d’usage du tire-lait. Inspirée de l’approche phénoménologique centrée sur l’usager, l’étude a permis d’amasser des données qualitatives à travers des entrevues semi-dirigées auprès de sept participantes. L’analyse de ces données a permis d’identifier les thèmes importants qui ont mené à des constats, rédigés dans une optique de design. L’étude a trouvé que c’est souvent quand la réalité de l’allaitement au sein rattrape les mères qu’elles vont vouloir se procurer un tire-lait, en s’inspirant des marques utilisées dans les hôpitaux par manque de temps. Le tire-lait devient alors principalement utile pour se désengorger et pour la liberté qu’il procure, s’intégrant dans une routine. Le tire-lait est par contre peu ergonomique; il semble y avoir un décalage entre le concept proposé et les manipulations réelles, notamment au niveau de la mise en marche, des bouteilles et des embouts. Ces résultats de l’étude pourraient être intégrés dans le tire-lait pour mieux représenter la réalité du contexte, de la pratique et de l’usage du produit. Ils pourraient ainsi nourrir le processus de conception dans un projet futur afin d’améliorer le design du tire-lait. / The breast pump is an apparatus which can help mothers breast feeding. According to a preliminary study, breast pumping has not been explored a lot in previous studies; thus, it is hard to tell if the product responds well to the needs of its use and utility, or how it is combined with breastfeeding. The basis of the exploratory study was built on those stakes with the purpose of understanding the experience of use of the breast pump. Inspired by the user centered phenomenological approach, qualitative date with semi-structured interviews involving seven participants were cumulated. The analysis of the data made it possible to identify the important themes, which led to statements that have been interpreted from a design perspective. The study found that it is often when the reality of breast feeding overtakes mothers that they will feel the need to get a breast pump, inspired by the brands used in hospitals because au lack of time. The breast pump is mainly used to ease breast congestion and is valued for the liberty it provides, getting integrated in a routine. The breast pump is not ergonomic; there seems to be an offset between its design and its real manipulations. Those results of the study could be integrated in the breast pump to represent better the reality of the context, the practice and the use of the product. They could also nurture the process of conception in future project to improve the breast pump design.

La littérature contient une abondance d’information sur les approches de design impliquant les utilisateurs. Bien que les chercheurs soulèvent de nombreux avantages concernant ces approches, on en sait peu sur ce que les concepteurs des entreprises en pensent. Ce projet a pour but de connaître les perceptions des concepteurs de produits quant aux outils de design participatif puis, d’identifier les opportunités et limites qu’ils évoquent à ce sujet, et finalement, de faire des suggestions d’outils qui faciliteraient l’introduction du design participatif dans un processus de design existant. Après avoir fait un survol du domaine du design participatif et de ses outils, six cas sont étudiés au moyen d’entrevues semi-dirigées conduites auprès de concepteurs de produits. Les données sont analysées à l’aide de cartes cognitives. En ce qui concerne les outils de design participatif, les participants rencontrés perçoivent un accès direct aux besoins des utilisateurs et la possibilité de minimiser les erreurs en début de processus donc, d’éviter les modifications coûteuses qu’elles auraient entraînées. Les obstacles perçus par les concepteurs sont principalement liés à la résistance au changement, à la crainte de laisser créer ou décider les utilisateurs, ainsi qu’au manque de temps et de ressources de l’équipe. Finalement, sur la base des informations collectées, nous suggérons quatre outils de design participatif qui semblent plus intéressants : l’enquête contextuelle, les sondes, les tests de prototypes et l’approche « lead user ». Pour faire suite à ce travail, il serait intéressant d’élaborer un protocole de recherche plus exhaustif pour augmenter la portée des résultats, ou encore, d’appliquer le design participatif, dans une entreprise, afin d’explorer la satisfaction des gens quant aux produits conçus, les effets collatéraux sur les équipes impliquées, l’évolution des prototypes ou le déroulement des ateliers. / Many approaches were developed to foster user involvement in design activities and the amount of data pertaining to this field is substantial. However, we know little about what designers think about these methods. This research aims at knowing how designers perceive the methods used in participatory design including the opportunities and limits they identify regarding these approaches and finally, suggest a set of tools to implement user participation in a design process. After presenting an overview of the participatory design domain and its tools, six cases are studied using semi-structured interviews with designers. Data is analysed using mind maps. Concerning participatory design tools, the designers perceive, a possible means to minimise errors in the front end of the design process thus avoiding costly changes in the end. The limits they perceive come from resistance to change and reluctance to share the creative and decisive parts of the process with users. Moreover, the lack of time and resources are reported to be a limitation by many. Finally, based on the information collected, four methods are chosen as being more interesting: contextual inquiry, probes, prototype testing and the lead user approach. Continuing this work would imply creating a more exhaustive research protocol involving more participants to extend the scope of the results or, applying participatory design and looking into people’s satisfaction towards the resulting products, collateral effects on the teams involved, prototype evolution through the process or workshops progress.

L’identification et la caractérisation des sources acoustiques restent encore aujourd’hui deux sujets d’importance pour les industriels qui ont besoin de techniques permettant d’identifier des sources acoustiques ou vibratoires sur des surfaces complexes dans un environnement acoustique non contrôlé. La thèse que nous présentons ici s'inscrit dans ce cadre. Nous y étudions les qualités d'une méthode inverse, appelée iPTF (pour inverse Patch Transfer Functions, pour la résolution de ce problème particulier. Nous consacrerons le premier chapitre de notre étude à la synthèse bibliographique des méthodes les plus pertinentes permettant de résoudre des problèmes similaires. Nous soulignerons également les difficultés de ces méthodes pouvant être liées à leurs applications pratiques ou à leurs fondements théoriques. Dans un second chapitre, nous présenterons la méthode iPTF à partir de sa formulation directe, c'est-à-dire de la source vers le bruit rayonné. Celle-ci est une approche par sous-structuration de domaines permettant l’étude des problèmes vibro-acoustiques en basses et moyennes fréquences. Nous montrerons particulièrement la façon dont l'association des deux formulations directe et indirecte permet de définir une méthode pouvant conduire jusqu'à l'identification des trois champs de vitesses, de pressions et d'intensités sur la surface de l'objet source. Notre troisième chapitre sera consacré à la présentation des premiers résultats d'identification dans un cas d'application numérique simple. Nous effectuerons, dans les chapitres quatre et cinq, une étude des principaux paramètres conditionnant les résultats donnés par la méthode. Le premier de ces deux chapitres présentera la mise en place d'un code de calcul permettant de résoudre rapidement le problème de rayonnement d'une structure simple. La méthode ainsi définie sera utilisée dans le chapitre cinq afin de générer de nombreux champs rayonnés présentant des caractéristiques différentes de façon à étudier la stabilité de la méthode iPTF face à la variation de différents paramètres. Un sixième chapitre présentera une étude approfondie faite sur les ondes évanescentes qui prennent une part non négligeable dans le champ rayonné par les structures. Ces ondes évanescentes, par définition, ne peuvent pas être mesurées au delà du champ proche, ce qui peut être la cause d'une part des défauts d'identification rencontrés lors de l'application de notre méthode. L'étude faite ici aura pour but de déterminer l'importance de ces ondes évanescentes dans le champ rayonné. Nous présenterons enfin, dans un dernier chapitre, les résultats de mesures expérimentales réalisées. / Nowadays, both identification and characterization of acoustical sources remain two important topics in industry as such method are often required to localize acoustical or vibrational sources on complex surfaces in an acoustical environment that may not be well-known. The PhD Thesis we present hereby is set in this purpose. We will study the ability of an inverse method, named iPTF (standing for inverse Patch Transfert Functions) used to solve this particular problem. In our first chapter we will present a bibliographical study of the different methods dealing with the resolution of similar problems. We will particularly underline the difficulties encountered with these methods, either regarding their practical application or their theoretical bases. The presentation of the iPTF method will be made in the second chapter. This presentation will be organized starting from the direct formulation, that is from the source to the radiated sound. This direct method is a sub-domai decomposition based approach, allowing the study of vibro-acoustical problems in low and mid frequencies. We will especially explain how the association of both direct and reverse formulation enables to identify the pressure, velocity and intensity fields on the source. The third chapter will concerne the presentation of the first identification results in a simple numerical application. In the fourth and fifth chapters, the main parameters conditioning the results given by our method will be studied. The first of these two chapters will introduce a calculation routine used to compute quickly the radiation field of a simple structure. This routine will then be used in our fifth chapter in order to build numerous fields having different characteristics. Using all these fields will let us know the stability of our method regarding different parameters. A sixth chapter will present a precise study of evanescent waves that constitute a non-neglectful part of the radiated field. According to their definition, those evanescent waves cannot be taken into account beyond the near-field, and this may be the reason of some difficulties while applying our method. The objective of the study herein presented is to determine the importance of those evanescent waves in the radiated field. We eventually present, in a last chapter, the results of experimental measures conducted during the preparation of this PhD Thesis.

Dans les sociétés industrialisées, les humains sont exposés à multiples sources de mouvements vibratoires. Jusqu'à présent, l’analyse de l'effet des stimuli vibratoire dans son ensemble a été bien développée, plus précisément en ce qui concerne le seuil de perception. Au cours des dernières années, diverses études ont analysé l'influence de certains facteurs.Cependant, l'effet d'une des composantes du stimulus sur la perception d'autres composants a été rarement rapporté. Dans ce cas, très peu d'information a été trouvée dans la littérature. Dans les deux études trouvées, le seuil absolu a été réévalué en considérant un second signal sinusoïdal. La valeur du seuil était plus élevée que ce qui a été estimé avec le stimulus simple. L'augmentation du seuil a été attribuée à l'effet de masquage. Basé sur ces observations, cette étude examine l'existence de l'effet de masquage dans les vibrations vertical du corps entière. Afin d'examiner l'effet de masquage, la différence entre le seuil absolu et le seuil masqué est nécessaire. Deux types de stimuli ont été utilisés : le stimulus masquage et le stimulus de test. Le masque est un signal de bruit à bande étroite entre 10 et 20 Hz, à trois niveaux d'amplitude différents. La sélection du stimulus de masque a été basée sur le modèle de masquage largement étudié dans certains domaines tels que l'acoustique, le domaine visuel et vibrotactile. Le stimulus de test est un signal sinusoïdale d'amplitude modulée à six fréquences différentes (30, 35, 40, 50, 60, 80 Hz. L'effet de la fréquence sur le seuil absolu estimé est similaire à ce qui a été indiqué par d'autres études. La détection du stimulus en présence du signal de masquage a été empêchée. Par conséquent, il est certainement clair que le phénomène de masquage a eu lieu. Les valeurs des seuils masqués étaient considérablement plus élevées que ceux correspondant aux seuils absolus. Le seuil décroît en fonction de la fréquence de test et l'effet de masque est plus important à haute qu’à faible niveau d'intensité du masque. Le démasquage est lié à l’écart entre les fréquences des signaux masquant et de test. Lorsque l’écart est faible, prévaut la reconnaissance de l’augmentation de l’intensité globale d'énergie. Si l’écart augmente, la discrimination des signaux prédomine. / In industrialized societies, humans are exposed to multiple sources of vibratory motions. To date, the analyses of the impact of vibratory stimuli as a whole have been well developed, more precisely with respect to perception threshold. Along recent years various studies have been analyzed the influence of some factors involved.However, the effect of one component of the stimulus in to perception of other components has been rarely reported. In this case, little information was found in the literature. In two studies found, the absolute threshold was revalued by integrating a second sinusoidal signal. The threshold value was higher that which has been estimated with the simple stimulus. The increase of threshold has been attributed to a masking effect. Based on these remarks, this study investigates the existence of masking effect for vertical whole body vibration, in particular to sitting position. To examine the masking effect, the difference between absolute and masked thresholds is required. Two types of stimuli have been used: the masking and the test stimulus. The masker is a narrow-band noise from 10 to 20 Hz at three different magnitude levels. The selection of mask stimulus was based on the masking model widely studied in acoustic, visual and vibrotactile areas. The test stimulus is a sinusoidal modulated amplitude signal at six different frequencies (30, 35, 40, 50, 60, 80 Hz). The frequency dependence of the absolute threshold estimated is similar to the results presented in other studies. The stimulus detection in the presence of the masking signal has been prevented. Therefore, it is certainly clear that the masking phenomenon occurred. The masked thresholds values were considerably higher than those absolute thresholds. The threshold decreases as a function of test frequency and the mask effect is more important at high than at low intensity masker levels. The unmasking is related to the difference between the mask and test signals frequencies. When the difference is small, the recognition of the increase in the overall energy intensity predominates. However, if the difference increases, then the discrimination of signals is dominant.

Ce mémoire de thèse présente le développement de la méthode «statistical modal energy distribution analysis (SmEdA)» pour des systèmes vibro-acoustiques couplés. Cette méthode de calcul est basée sur le bilan énergétique dans des sous-systèmes fermés couplés, comme une structure ou une cavité. L’interaction entre de tels systèmes est décrite par des couplages entre les modes. La version initiale de SmEdA prend en compte seulement les modes qui ont une fréquence propre dans le bande d’excitation. Le travail présenté ici étudie l’effet des modes non résonants sur la réponse et identifie les cas dans lesquels un tel effet devient important. L’introduction des modes non résonants permet d’utiliser la méthode SmEdA dans des cas d’applications plus larges. En outre, une nouvelle méthode de post-traitement a été développée pour calculer des distributions d'énergie dans les sous-systèmes. Finalement, une nouvelle méthode d'approximation pour la prise en compte des modes de systèmes de grandes dimensions ou mal définis a été formulée. Toutes ces méthodes ont été comparées avec d’autres méthodes de calcul via des exemples académiques et industriels. Ainsi, la nouvelle version de SmEdA incluant le post-traitement pour obtenir des distributions d'énergie a été validé et les avantages et possibilités d'applications sont montrés. / This dissertation presents the further development of the statistical modal energy distribution analysis (SmEdA) for vibro-acoustic coupled problems. This prediction method is based on the energy balance in bounded coupled subsystems, like a structure or a cavity. The interaction between such subsystems is described by mode-to-mode coupling. The original SmEdA formulation takes into account only the modes having the eigenfrequencies within the excitation band. The present work investigates the effect of non resonant modes to the response and identifies cases in which such an effect becomes important. The inclusion of non resonant modes has thus resulted in a new SmEdA formulation which can be used in extended applications. Furthermore, a new post-processing method has been developed to predict energy distribution within subsystems. Finally a novel approximation method for handling modes of huge or ill-defined systems has been formulated. All these methods have been compared to other prediction methods via academic and industrial examples. In this way, the extended SmEdA approach including the post-processing for energy distribution has been validated and its advantages and application possibilities have been demonstrated.

De nos jours, l'intégration de pièces composites dans les produits intéresse de plus en plus les industriels, particulièrement dans le domaine des transports. En effet, ces matériaux présentent de nombreux avantages, notamment celui de permettre une diminution de la masse des pièces lorsqu'ils sont correctement exploités. Pour concevoir ces pièces, plusieurs procédés peuvent être utilisés, parmi lesquels le RTM (Resin Transfer Molding) qui consiste en la mise en forme d'un renfort sec (préformage) avant une étape d'injection de résine. Cette étude concerne la première étape du procédé RTM, celle de préformage. L'objectif est de mettre en œuvre une stratégie efficace conduisant à la simulation par éléments finis de la mise en forme des renforts à l'échelle mésoscopique. A cette échelle, le renfort fibreux est modélisé par un enchevêtrement de mèches supposées homogènes. Plusieurs étapes sont alors nécessaires et donc étudiées ici pour atteindre cet objectif. La première consiste à créer un modèle géométrique 3D le plus réaliste possible des cellules élémentaires des renforts considérés. Elle est réalisée grâce à la mise en œuvre d'une stratégie itérative basée sur deux propriétés. D'une part, la cohérence, qui permet d'assurer une bonne description du contact entre les mèches, c'est-à-dire, que le modèle ne contient ni vides ni interpénétrations au niveau de la zone de contact. D'autre part, la variation de la forme des sections de la mèche le long de sa trajectoire qui permet de coller au mieux à la géométrie évolutive des mèches dans le renfort. Grâce à ce modèle et à une définition libre par l'utilisateur de l'architecture tissée, un modèle représentatif de tout type de renfort (2D, interlock) peut être obtenu. La seconde étape consiste à créer un maillage hexaédrique 3D cohérant de ces cellules élémentaires. Basé sur la géométrie obtenue à la première étape. L'outil de maillage créé permet de mailler automatiquement tout type de mèche, quelle que soit sa trajectoire et la forme de ses sections. La troisième étape à franchir consiste, à partir du comportement mécanique du matériau constitutif des fibres et de la structure de la mèche, à mettre en place une loi de comportement du matériau homogène équivalent à un matériau fibreux. Basé sur les récents développements expérimentaux et numériques en matière de loi de comportement de structures fibreuses, un nouveau modèle de comportement est présenté et implémenté. Enfin, une étude des différents paramètres intervenant dans les calculs en dynamique explicite est réalisée. Ces deux derniers points permettent à la fois de faire converger rapidement les calculs et de se rapprocher de la réalité de la déformation des renforts. L'ensemble de la chaîne de modélisation/simulation des renforts fibreux à l'échelle mésoscopique ainsi créée est validée par comparaison d'essais numériques et expérimentaux de renforts sous sollicitations simples.