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Page de résumé pour ULgetd-11302010-124925

Auteur : Peeters, Maxime
E-mail de l'auteur : M.Peeters@ulg.ac.be
URN : ULgetd-11302010-124925
Langue : Anglais/English
Titre : Theoretical and Experimental Modal Analysis of Nonlinear Vibrating Structures using Nonlinear Normal Modes
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences de l'ingénieur
Département : FSA - Département d'aérospatiale et de mécanique
Jury :
Nom : Titre :
CARRELLA, Alex Membre du jury/Committee Member
NOELS, Ludovic Membre du jury/Committee Member
THOUVEREZ, Fabrice Membre du jury/Committee Member
TOUZE, Cyril Membre du jury/Committee Member
WAGG, David J. Membre du jury/Committee Member
KERSCHEN, Gaëtan Président du jury/Committee Chair
GOLINVAL, Jean-Claude Promoteur/Director
Mots-clés :
  • Nonlinear structural dynamics/Dynamique des structures non-linéaires
  • Nonlinear normal modes/Modes normaux non-linéaires
  • Modal analysis/Analyse modale
Date de soutenance : 2011-03-09
Type d'accès : Public/Internet
Résumé :

Theoretical and experimental modal analysis, i.e., the computation of vibration modes from a mathematical model and from experimental data, respectively, is quite sophisticated and advanced in linear structural dynamics. However, nonlinearity is a frequent occurrence in real-world engineering structures, and the existing linear methodologies fail dramatically in the presence of nonlinear dynamical phenomena. Therefore, the present thesis focuses on the development of a practical nonlinear analog of modal analysis for properly accounting for nonlinearity in mechanical systems.

The concept of nonlinear normal mode (NNM) provides solid mathematical and theoretical foundations for a rigorous, yet understandable by the practicing engineer, analysis of nonlinear dynamical behaviors. In this context, a useful framework for nonlinear modal analysis of vibrating structures, which includes the computation of NNMs from finite element models and their identification from experimental data, is proposed in this dissertation. In view of the still limited use of NNMs in structural dynamics, special attention is devoted to progress toward a practical tool that has the potential to deal with large-scale, real-world structures.

Targeting an effective and exact computation of NNMs, even in strongly nonlinear regimes of motion, one original contribution of this work is to resort to numerical methods. An algorithm combining a shooting procedure and the so-called pseudo-arclength continuation method is developed. On the other hand, a nonlinear extension of phase resonance testing (also known as force appropriation) is introduced for the experimental identification of NNMs, which is another innovative aspect of the doctoral thesis. In particular, the phase lag quadrature criterion, which is used for linear experimental modal analysis, is generalized in the presence of nonlinear dynamical behavior.

Academic examples are first considered to illustrate, in a simple manner, that the proposed methods form an effective and adequate framework for nonlinear modal analysis. Furthermore, more realistic structures, including a full-scale aircraft, are studied to demonstrate the potential applicability of the approach to large-scale, real-life applications.

Autre version :
Fichiers :
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Modem 56K ADSL
[Public/Internet] Thesis_Peeters_M_f.pdf 10.91 Mb 00:25:59 00:00:58

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