Amortissement semi-actif des structures flexibles - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2006

Amortissement semi-actif des structures flexibles

Othman Ben Mekki
  • Function : Author

Abstract

Tuned mass dampers (TMDs) have obtained an important success in civil engineering. Since their performance depends on the choice of its parameters and evolutions of the structure to be controlled may pull down the efficiency of this kind of device. In this work we achieved a semi-active version based on electromechanical device. This semiactive version consists in a pendulum coupled at an alternator. When pendulum begins to oscillate, the alternator converts the mechanical energy into electric energy to be dissipated through an exterior resistor via Joule effect. Four points have been mainly developed in this work. ² The first point is devoted to obtaining an optimal design of a passive actuator using an optimization criteria. This criteria is based on the maximization of the exponential time decay rate by means of the pole placement technique. Numerical simulations have shown the actuator efficiency and the importance of their optimal parameters in absorbing the torsional mode of small-scale bridge under construction when it is in free vibration or also in harmonic vibration. ² The second point studies the multimodal vibration damping of the demonstrator bridge equipped with multiple actuators. In particular, three actuators have been used for control the first vertical mode, the torsional mode, the third mode and the sixth mode of vibrations of the demonstrator bridge. ² The third point consisted in developing the semi-active control law that permits to adapt the actuator parameters in real-time when the structure evolves. This semi-active control law consists in changing the resistor in real-time in such a way to lock the apparent stiffness of the real TMD at its desired optimal value and to vary the damping coefficient. ² The last point deals with the experimental study of the passive control and the semi active control on a small-scale bridge. In passive control, the theory of optimal design of the actuator parameters has been validated and the efficiency of the electromechanical actuator has been confirmed. In semi-active control, only the advantage of the actuator in such a way to make its performance independent of the structural evolution has been validated.
Les amortisseurs à masse accordée (TMD) connaissent un succès important en génie civil. Mais leur performance est très liée aux réglages de ses paramètres et leur efficacité varie beaucoup lorsque la structure évolue ainsi que le type de chargement. Dans ce travail, on a réalisé une version semi-active ne nécessitant pas de source d'énergie extérieure significative, à base d'amortisseurs électromécaniques commandés en temps réel. Cette version semi-active consiste en un TMD pendulaire couplé à un alternateur qui sert à transformer l'énergie mécanique en énergie électrique qui sera dissipée dans une résistance externe par effet Joule. Quatre points ont particulièrement été développés dans ce travail. ² Le premier est consacré à la conception des paramètres de l'actionneur en introduisant un critère d'optimisation. Ce critère est basé sur la maximisation du taux de décroissance exponentiel au moyen de la technique de placement des pôles. Il a été montré numériquement l'efficacité de cet actionneur ainsi que l'importance de ses paramètres optimaux à amortir le mode de torsion d'un démonstrateur d'un pont en construction lorsqu'il est en vibration libre ou également en vibration harmonique. ² Le deuxième est dédié à l'amortissement des plusieurs modes en introduisant plusieurs actionneurs. En particuliers, l'utilisation des trois actionneurs, dont un est attaché à l'extrémité du tablier et les deux autres sont attachés à l'extrémité du pylône, permettent d'amortir quatre modes de vibration du démonstrateur du pont. ² Le troisième porte sur le développement d'une loi de contrôle semi-actif qui permet une adaptation en temps réel des paramètres de l'actionneur lorsque la structure évolue ainsi que les types de chargement. Cette loi peut être appliquée pour amortir plusieurs modes en agissant sur un mode particulier à chaque instant dans l'esprit de la méthode MIMSC. Cette loi de contrôle, appliquée sur la résistance externe branchée aux bornes de l'alternateur, permet de faire varier le coefficient d'amortissement et de compenser la rigidité de l'actionneur. ² Le dernier porte sur la mise en oeuvre expérimentale, sur la maquette du pont, d'une part du contrôle passif et d'autre part du contrôle semi-actif. Dans le contrôle passif a été validé la théorie de la conception des paramètres de l'actionneur et a été confirmé l'efficacité de l'actionneur électromécanique. Mais, dans le contrôle semi-actif a été seulement validé l'avantage de rendre l'efficacité de l'actionneur indépendante de l'évolution de la structure.
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Dates and versions

pastel-00002570 , version 1 (25-06-2007)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00002570 , version 1

Cite

Othman Ben Mekki. Amortissement semi-actif des structures flexibles. Engineering Sciences [physics]. Ecole des Ponts ParisTech, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00002570⟩
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