Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines modular aufgebauten Erfüllbarkeitstesters für verschiedene unimodale und eine polymodale Beschreibungslogik, die zur Repräsentation von agentenabhängig modelliertem terminologischen Wissen genutzt werden kann. Es werden dazu Tableaukalküle eingeführt, und deren Implementationen vorgestellt. Die Tableaukalküle bearbeiten Beschreibungslogik- und Modallogikanteile getrennt, dieser Trennung folgt dann auch der Aufbau des Testers. Zur Bearbeitung der Beschreibungslogikanteile wird das System FaCT benutzt, welches als Modul in den Erfüllbarkeitstester integriert wird. Eine notwendige Vorverarbeitungsstufe wird von einem weiteren Modul realisiert. Für die Performance des gesamten modularen Systems spielt die interne Kommunikation eine entscheidene Rolle. Deshalb ist eine optimierte Variante der Kommunikation zwischen FaCT und dem Gesamtsystem entwickelt worden. Während des Tests verschiedener Formeln eines Benchmarks konnte das hier entwickelte modulare System im Vergleich mit anderen Systemen akzeptable Leistungen erbringen.

La problématique de l’identification de sources thermiques pour des configurations réelles se heurte à la difficulté de la grande taille du système numérique à résoudre, incompatible avec les spécificités des techniques inverses utilisées (inversion de matrice, processus itératif).L’utilisation de modèles réduits permet alors de calculer l’intégralité du champ de température du domaine avec un faible nombre d’inconnues.L’objectif de ce travail consiste à développer une nouvelle technique d’identification dans laquelle on effectue le couplage entre la technique inverse de l’Adjoint et l’écriture sous forme modale réduite du problème thermique posé par l’utilisation de Bases de Branche.Le domaine industriel applicatif est celui du freinage pour lequel se pose à la fois le problème purement diffusif de la plaquette de frein et le problème de conduction avec transport du disque en mouvement.Pour ces deux types de configurations, la technique mise en place est testée, analysée et comparée avec la technique existante de la Méthode de Spécification de Fonctions par modèle réduit. Les résultats obtenus montrent une meilleure efficacité de la méthode développée dans le cadre de cette étude.Pour la problématique de l’identification temporelle de sources dans le disque en mouvement, une procédure d’identification quasi en ligne par la méthode de l’Adjoint est proposée.Dans le cas de la plaquette de frein, une extension de la méthode pour une identification spatio-temporelle est mise en place, dans laquelle la technique de réduction modale est appliquée à la fois pour les champs tridimensionnels de température et pour la paramétrisation de l’évolution spatiale des densités de flux reçue par la surface de la plaquette en contact avec le disque en rotation. / Thermal sources identification for real-life configurations is challenged by the large size of the numeric systems involved to do so, thus inverse methods are not suited for solving these kind of problems (as they involve matrix inversion, iterative processes, …). The use of reduced models makes it possible to calculate the whole field of temperatures of the domain with a small number of unknowns.The aim of this work is to develop a new identification method in which the coupling between the adjoint inverse method and the reduced modal writing of the thermal problem posed by the use of Branch databases can be done.We can apply this method for braking problems. There are two main issues in these problems : on one hand, the diffusive problem on the break pad, and on the other hand, the conduction problem on the rotating disk. For these two types of configurations, the implemented technique is tested, analyzed and compared with the Function Specification Method. The results obtained show a better efficiency of the method developed in this study. For the problem of the temporal identification of the sources in the rotating disk, an almost on-line identification procedure by the adjoint method is proposed. For the brake pad, an extension of the method for a spatio-temporal identification is set up, in which the reduction technique is applied for both the three-dimensional temperature fields and for the parameterization of the flux density received by the surface of the wafer in contact with the rotating disk.

Dans le cas de nombreuses machines tournantes (turboalternateurs, pompes de centrales électriques), les "défauts" (anisotropie de paliers, rotors fissurés...) introduisent naturellement des coefficients périodiques dans l'équation d'équilibre linéaire du modèle discrétisé associé. L'étude du comportement dynamique de l'oscillateur paramétrique obtenu peut alors se faire au moyen d'outils spécifiques tel que la théorie de Floquet, relativement simple à mettre en place, mais dont le traitement numérique s'avère laborieux dans le cas de modèles complexes à grand nombre de degrés de liberté... <br /><br />En étudiant les solutions de Floquet dans le domaine fréquentiel, on montre que l'on peut étendre le principe d'analyse modale des oscillateurs classiques aux oscillateurs paramétriques. Le concept de modes propres paramétriques est alors introduit et ceux-ci sont étudiés à travers différents exemples académiques. On s'intéresse notamment au comportement dynamique du pendule paramétrique à un degré de liberté gouverné par l'équation de Mathieu, ainsi qu'à différents systèmes tournants à 2 degrés de libertés avec raideurs non axisymétriques (modèles simplifiés de rotors fissurés). <br /> <br />A l'image des modes classiques, les modes paramétriques peuvent être étendus aux systèmes complexes discrétisés par n degrés de liberté grâce aux éléments finis. Cependant, ces modes étant poly-harmoniques, on obtient la base modale du système par synthèse modale où chaque sous-structure est naturellement associée à chaque harmonique. Ces idées sont implémentées dans le logiciel éléments finis Cast3m afin de modéliser, en 3D, le comportement vibratoire d'ensemble d'une machine tournante avec un défaut de forme. L'efficacité de la méthode est alors testée en comparant les résultats numériques et expérimentaux provenant d'un banc d'essai composé d'un rotor dissymétrique en rotation sur un support anisotrope (modèle académique d'un rotor avec fissure ouverte).

Dans le cas de nombreuses machines tournantes (turboalternateurs, pompes de centrales électriques), les « défauts » (anisotropie de paliers, rotors fissurés) introduisent naturellement des coefficients périodiques dans l'équation d'équilibre linéaire du modèle discrétisé associé. L'étude du comportement dynamique de l'oscillateur paramétrique obtenu peut alors se faire au moyen d'outils spécifiques tel que la théorie de Floquet, relativement simple à mettre en place, mais dont le traitement numérique s'avère laborieux dans le cas de modèles complexes à grand nombre de degrés de liberté

La robotisation des procédés d’usinage suscite l’intérêt des industriels en raison du grand espace de travail et le faible coût des robots par rapport aux machines-outils conventionnelles et la possibilité d’usiner des pièces de formes complexes. Cependant, la faible rigidité de la structure robotique favorise le déclenchement de phénomènes dynamiques liés à l’usinage sollicitant le robot en bout de l’outil qui dégradent la qualité de surface de la pièce usinée. L’objectif de ces travaux de thèse est de caractériser le comportement dynamique des robots en usinage. Ces travaux ont suivi une démarche en trois étapes : La modélisation d’un premier modèle considéré de référence où le robot est au repos. Ensuite l’identification du comportement dynamique du robot en service. Enfin, l’exploitation des modèles dynamiques du robot en vue de prédire la stabilité de coupe. L’originalité de ces travaux porte sur le développement des méthodes d’identification modale opérationnelles. Elles permettent d’intégrer les conditions réelles d’usinage et d’élaborer des modèles plus précis que le premier modèle de connaissance sans être biaisés par l’effet des harmoniques de rotation de l’outil. Enfin, des préconisations sur le choix de configurations du robot et sur la direction des forces d’excitation sont proposées pour assurer la stabilité de la coupe lors de l’usinage robotisé. / Machining robots have major advantages over cartesian machine tools because of their flexibility, their ability to reach inaccessible areas on a complex part, and their important workspace. However, their lack of rigidity and precision is still a limit for precision tasks. The stresses generated by the cutting forces and inertia are important and cause static and dynamic deformations of the structure which result in problems of workpiece surface. The aim of the thesis work is to characterize the dynamic behavior of robots during machining operation. This work followed a three-step approach : Modeling a first model considered as a reference where the robot is at rest. Then the identification of the dynamic behavior in service. Finally, the prediction of the cutting stability using the robot dynamic model. The originality of this work is the development of new operational modal identification methods. They integrate the machining conditions and result into a more accurate model than the first model of reference without being biased by harmonics. Finally, guidlines of robot’s configurations and excitation forces’ direction are proposed to ensure the robotic machining stability.

Cette thèse propose une nouvelle approche pour surveiller automatiquementles variations des fréquences et des taux d’amortissement des batiments de grande hauteursoumis à des vibrations ambiantes. L’approche vise à relever simultanément avec les défissuivants: signaux multi-composants enregistrées sur les bâtiments mentionnés ci-dessusavec des réponses impulsionnelles ayant des modes de fréquences rapprochées, des amplitudesfaibles, exponentielles et amorties noyées dans des bruits additifs élevés. La méthoderepose sur l’application de la technique de décrément aléatoire directement sur le signal multicomposantece qui conduit à l’estimation d’une signature de décrément aléatoire multi-modeéquivalente à la réponse impulsionnelle de système. Pour caractériser une telle signature,nous proposons un modèle de signal basé sur la structure physique du bâtiment à partir delaquelle les paramètres modaux peuvent être estimés. Dans le but d’avoir une estimationnon biaisée, nous proposons d’utiliser une méthode itérative sur la base d’une estimation dumaximum de vraisemblance optimisé par une technique de recuit simulé. Afin d’initialiserles paramètres de ce dernier, une première étape est conçu qui peut être considéré commeun estimateur indépendant des paramètres modaux. L’originalité de cette étape réside danssa capacité à définir automatiquement le nombre de modes de la signature estimé grâce àl’utilisation des propriétés statistiques d’un spectre estimé par une transformée de Fourier.Les paramètres modaux estimés par l’étape d’initialisation sont finalement affinés par l’étaped’estimation du maximum de vraisemblance. Celui-ci réduit le biais de l’estimation et donnedes résultats plus fiables et plus robustes. Toutes ces étapes sont définies de manière à être enmesure de surveiller automatiquement l’état de santé d’un bâtiment par l’intermédiaire d’unsuivi long terme en temps réel des variations modales dans le temps sans que l’interventionde l’utilisateur soit nécessaire. En outre, l’approche proposée a accordé une attention touteparticulière à l’estimation automatique du paramètre modal les plus problématique, c’està-dire, le taux d’amortissement. Ces deux caractéristiques sont des atouts originaux parrapport aux techniques existantes. L’adaptabilité et la fonctionnalité de l’AMBA a été validésur six bâtiments réels excités par des vibrations ambiantes. D’après les résultats obtenus,AMBA a prouvé une grande efficacité dans l’estimation automatique des fréquences et destaux d’amortissement dans le cas de modes de fréquences rapprochées et avec un très faiblerapport signal-sur-bruit. AMBA a ainsi démontré une bonne performance pour suivre lesvariations modales au fil du temps. / This thesis proposes a novel approach to automatically monitor the variationsof the frequencies and the damping ratios of actual high-rise buildings subjected to realworldambient vibrations. The approach aims at dealing simultaneously with the followingchallenges: multi-component signals recorded over the aforementioned buildings and havingclosely-spaced frequency modes with low, exponential and damped amplitudes of theirimpulse responses and contaminated with high additive noises. The approach relies on theapplication of the Random Decrement Technique directly over the multi-component signalunder study which leads to the extraction of a Multi-mode Random Decrement Signatureequivalent to the system impulse response. To characterize such a signature, we propose asignal model based on the physical structure of the building from where the modal parameterscan be estimated. For the purpose of non-biased modal estimate, we propose to usean iterative method based on a Maximum-Likelihood Estimation optimized by a simulatedannealing technique. In order to initialize the parameters of the latter, a first step is designedwhich can be considered as an independent estimator of the modal parameters. Theoriginality of this step lies in its ability to automatically define the number of modes of theestimated signature through the use of the statistical properties of a Welch spectrum. Themodal parameters estimated by the spectral-based initialization step are finally refined bythe Maximum-Likelihood Estimation step. The latter reduces the bias in the estimation andyields more reliable and robust results. All these steps are defined in order to be able to automaticallymonitor the health of a building via a long-term real-time tracking of the modalvariations over time without the need to any user intervention . In addition, the proposedapproach has paid very special attention to the automatic estimation of the most problematicmodal parameter, i.e., the damping ratio. Such features making two of the original featuresas compared to existing techniques. The adaptability and functionality of AMBA is validatedover six actual buildings excited by real-world ambient vibrations. From the obtained results,AMBA proved high efficiency in automatically estimating the frequencies and moreover thedamping ratios in case of closely-spaced frequency modes and very low signal-to-noise ratiolevel. AMBA as well demonstrated a good performance for tracking the modal variationsover time.

Dans le cadre de la conception de turbo-machines aéronautiques, l'amélioration du rendement est assurée, entre autres, par la diminution du jeu fonctionnel entre les parties tournantes et statiques, telles que les roues aubagées et le carter qui les entoure. Cette stratégie a des conséquences sur le comportement vibratoire des turbo-machines en favorisant l'apparition de contacts structuraux entre les sommets d'aubes et le carter, par exemple. Lorsque plusieurs points de contact co-existent, des phénomènes d'interaction modale peuvent apparaître. La simulation de ces phénomènes, potentiellement dangereux, dans un cadre indutriel est au cœur de notre étude. Du fait de la dimension du problème à traiter, des méthodes de réduction modale sont utilisées : une méthode à interfaces fixes, la méthode de Craig-Bampton, et une méthode à interfaces libres, la méthode de Craig-Martinez. L'étude porte notamment sur la performance de ces méthodes de réduction lorsqu'elles sont associées à une non linéarité de type contact. Le phénomène d'interaction modale est tout d'abord étudié sur des modèles 2D simplifiés avec l'analyse de la sensibilité des régimes d'interaction à la taille des modèles réduits, puis sur les modèles 3D industriels pour lesquels la solution vraie n'est pas accessible. La gestion du contact dans le 3D fait appel aux B-splines bicubiques surfaciques afin d'assurer de meilleures propriétés à la surface de contact et de faciliter la résolution numérique. Les résultats obtenus à l'aide des deux méthodes de réduction modale sont comparés et permettent de déterminer la méthode la plus appropriée pour l'industrialisation du code présentée en annexe de ce mémoire.

Dans le cadre de la discrétion acoustique des navires militaires, cette thèse contribue à la modélisation de structures amorties par des matériaux viscoélastiques, sous forme de couches contraintes. Afin de pouvoir optimiser et dimensionner la structure et le matériau amortissant, il est souhaitable de disposer d'un outil numérique prédictif et efficace. Dans un premier temps, une stratégie de caractérisation et de modélisation du comportement de matériaux viscoélastiques est proposée. Elle inclue une méthode de recalage de résultats de mesures par DMA basée sur le respect des relations de Kramers-Kronig, permettant ainsi de construire des courbes maîtresses du matériau en accord avec le principe de causalité. Dans un deuxième temps, un code de calcul par éléments finis est développé, puis des essais de vibration sur structures sandwich sont réalisés afin de valider la modélisation par éléments finis de structures munies de matériaux viscoélastiques. Dans le cas d'une fine couche viscoélastique insérée dans une structure maillée par des éléments volumiques, deux éléments d'interface sont développés : ils permettent de tester simplement plusieurs configurations. Enfin, dans un troisième temps, deux catégories de méthodes de réduction adaptées au calcul de la réponse fréquentielle de structures fortement amorties par des matériaux viscoélastiques sont étudiées : les méthodes de projection sur bases modales et la méthode de reconstruction par approximants de Padé. Dans le cadre d'études paramétriques pour l'optimisation des performances acoustiques des traitements viscoélastiques contraints, les avantages des méthodes développées sont mis avant à travers deux cas d'application.

Cette thèse porte sur la prévision du comportement dynamique des rotors feuilletés à cage d'écureuil appelés moteur grande vitesse (MGV, [3 − 30] MW, [6 000 − 20 000] rpm). La difficulté majeure de la modélisation réside dans la complexité relative à l'assemblage de la masse magnétique des MGV, composée, d'une part, d'un empilement de tôles magnétiques (ou feuilletage) maintenues par des tirants excentrés précontraints, et d'autre part, d'une cage d'écureuil composée d'une distribution périphérique de barres de court-circuit connectées à deux anneaux de court-circuit situés aux extrémités du feuilletage. Un modèle éléments finis de poutres de Timoshenko prenant en compte le caractère monolithique des rotors MGV est développé. Une attention particulière est portée à la modélisation de la masse magnétique en considérant d'une part, les barres de court-circuit, et d'autre part, les tirants indépendamment du feuilletage. Le comportement dynamique latéral des rotors feuilletés est principalement régi par la rigidité de flexion de l'empilement dont les propriétés constitutives sont méconnues et essentiellement liées au procédé de fabrication de la machine électrique ce qui rend délicat la modélisation des rotors MGV. Le modèle établit conduit entre autre aux contraintes dans les éléments finis. L'identification mixte numérique-expérimentale menée aboutit à l'évolution des propriétés constitutives du feuilletage en fonction de la géométrie et des précontraintes d'assemblage. Pour cela, les quantités modales calculées et mesurées (sur le site de production de Champigneulles, France ou en laboratoire) sont incluses dans une fonctionnelle énergétique basée sur un quotient de Rayleigh hybride et combinée à des méthodes de réduction de Guyan ou de Craig & Bampton, ou d'expansion de Guyan ou SEREP. Toutes les fonctionnelles proposées ont été éprouvées dans diverses applications industrielles dans le but d'identifier des propriétés constitutives de structures réelles: empilement de tôles magnétiques, portions d'arbre ou rotor de palier magnétique. Le développement d'algorithmes de Levenberg-Marquardt et de dérivation des éléments propres ont été nécessaires pour minimiser la fonctionnelle, extraire les propriétés constitutives du feuilletage et prévoir les formes et fréquences propres les plus proches possible des mesures à l'arrêt. La modélisation des efforts centrifuges, raideur géométrique et contact tirants-feuilletage a montré que l'effet de la rotation a une influence non linéaire qui tend à augmenter les forces longitudinales agissant sur les feuilletage et tirants sans toutefois dépasser leur limite élastique. La conséquence de ce phénomène est l'augmentation de la rigidité de flexion de la masse magnétique lorsque le moteur électrique est en rotation. La maîtrise de la dynamique des rotors feuilletés et la connaissance des propriétés constitutives équivalentes du feuilletage, assemblage de la cage d'écureuil ou centrifugation des tirants accroissent la fiabilité des prévisions, notamment dans les phases de développement où il s'agit de prédire le comportement dynamique de rotors jamais réalisés auparavant, e.g. 30 MW à 6 000 rpm.

Les arguments de concevabilité sont des arguments philosophiques reposant sur le principe selon lequel tout ce qui est concevable est possible. Cette thèse se propose d'évaluer à un niveau général cette forme d'argumentation en s'appuyant sur des exemples historiques et contemporains. les arguments de concevabilité, quelle que soit la position philosophique qu'ils visent à défendre, soulèvent en effet des difficultés qui leur sont communes et ont trait principalement (i) à la définition de la notion de possibilitée, (ii) à la définition de la notion de concevabilité, et (iii) à la légitimité de l'inférence allant de l'une à l'autre. Le travail consiste d'abord (chapitres 1-3) à construire la catégorie que constituent les arguments de concevabilité en spécifiant notamment le genre de thèses philosophiques qu'ils peuvent chercher à établir. Une fois précisés les objectifs que les arguments de concevabilité peuvent viser, il s'engage (chapitres 4-8) dans l'examen de savoir si les ressources fournies par Ia concevabilité et l'inférence menant du concevable vers le possible suffisent à les atteindre. Pour ce faire, le travail propose une analyse détaillée des différentes formes de possibilité (chapitres 4-5) et de concevabilité (chapitres 6-8) impliquées dans ces arguments. II aboutit à une position dite sceptique modérée au sujet de la validité de cette forme d'argumentation, sur la base de la démonstration que, pour les thèses philosophiques qui nécessitent l'etablissement d'une possibilité métaphysique, la concevabilitée s'avère être un guide insuffisamment fiable, quelle que soit la manière dont on comprend la concevabilité. Mais il défend aussi l'idée que le fait que les arguments de concevabilité ne soient pas toujours concluants n'implique pas qu'ils sont depourvus d'utilité argumentative: car ils nous obligent à clarifier les implications modales de nos conceptions philosophiques et la manière dont nous pouvons raisonner au sujet de ces implications. Cette conception des arguments de concevabilité est appliquée pour finir à la clarification d'un chapitre essentiel de la philosophie de la cognition contemporaine relatif à la possibilité de fournir une explication naturaliste (physicaliste) de la conscience phénoménale, et ou un argument de concevabilité qui a fait couler beaucoup d'encre, dit argument des zombis, joue un rôle essentiel. / Conceivability arguments are philosophical arguments which rely crucially on the principle according to which conceivability entails possibility. This dissertation provides an analysis and a critical assessment of this kind of argumentative strategy, on the basis of contemporary and historical examples. Various possible explanations of the notion of conceivability are considered and it is argued that the inference from conceivability to possibility does not enable conceivability arguments to reach all their intended conclusions, especially those pertaining to substantial metaphysical issues.