Proposition de sujet de thèse Optimisation de l`utilisation de

Equipe Dynamique des Structures et Identification
Proposition de sujet de thèse
Optimisation de l’utilisation de capteurs de vibrations pour la
surveillance de santé des structures du génie civil
Directeur de thèse :
Pierre ARGOUL
Tél. :01 64 15 37 24
Université Paris-Est - UR Navier - Ecole des Ponts Paris Tech
E-mail : [email protected]
Conseiller scientifique : Gwendal CUMUNEL Université Paris-Est - UR Navier - Ecole des Ponts Paris Tech
Tél. :01 64 15 37 80
E-mail : [email protected]
Lieu de la thèse :
ENPC - UR NAVIER - Champs/Marne
Description du sujet :
Dans le domaine du génie civil, on assiste d’une part à une croissance continue de l’élancement des
ouvrages d’art récents, qui deviennent de plus en plus sensibles aux excitations du vent et aux chargements
thermiques, et d’autre part, à un vieillissement sensible des ouvrages d’art existants. La surveillance s’avère
donc utile dès la mise en service des nouveaux ouvrages et devient un élément important de diagnostic dans
le choix de mise en œuvre de politiques d’entretien des ouvrages plus anciens. Les systèmes
d’instrumentation développés pour la surveillance de santé des ouvrages nécessitent une optimisation
(nombre et localisation des capteurs par exemple) afin de répondre à ces nouveaux besoins. En parallèle, le
besoin de méthodes globales pour l’évaluation quantitative de la santé des ouvrages a conduit au
développement et à la recherche de méthodes habituellement fondées sur les changements des
caractéristiques vibratoires (fréquences propres, amortissements modaux et déformées modales) à partir d’un
état de référence de la structure, dit « sain ».
La spécificité de ce sujet consiste donc à définir les principes et les approches d’une mise en œuvre
pratique des capteurs de vibrations pour l’évaluation dynamique des structures, et notamment pour la
détection d’endommagements. Nous nous intéresserons principalement aux endommagements « linéaires »,
c’est-à-dire que la réponse de la structure peut toujours être modélisée en conservant la forme linéaire des
équations du mouvement. Les capteurs étudiés seront de différentes natures et variés : accéléromètres,
capteurs de vitesse, jauges de déformation, extensomètres à fibre optique, patchs piézoélectriques...L’idée
générale est de déterminer le ou les couple(s) instrumentation/méthode de détection le(s) plus adapté(s)
suivant la structure étudiée. Cette recherche devra donc déboucher sur des principes concernant notamment
le choix des capteurs (identification de la grandeur physique la mieux adaptée), leur nombre ainsi que leur
positionnement sur la structure pour que la détection d’endommagements soit optimale. Des validations
expérimentales pourront être effectuées sur diverses maquettes déjà présentes à l’UR Navier ou également
sur ouvrages réels. Elles seront d’autant plus intéressantes que la physique des capteurs, notamment la
précision et la répétabilité de la mesure, pourra également être prise en compte.
Profil du candidat :
Master et/ou diplôme d'ingénieur en mécanique, dynamique des structures.
De bonnes compétences en mécanique vibratoire sont requises, et un intérêt certain pour la modélisation, la
simulation numérique ainsi que l’expérimentation. La connaissance de méthodes d’analyse modale
expérimentale serait un plus appréciable, de même que des connaissances en éléments finis.
Autonomie, rigueur, bonne capacité de communication écrite et orale, esprit d'analyse et motivation pour
travailler dans la recherche.