Vibration propagation analysis in automotive structures using structural intensity
Analyse de la propagation des vibrations dans les carrosseries par l’intensité structurale
Résumé
Structural intensity is a technique for analyzing the vibration behavior of structures, by showing the path of vibration energy propagation from excitation source to dissipation zones. The technique allows for visualizing both the magnitude and direction of this energy. The use of fine mesh models for automotive structures has enabled the calculation of structural intensity at high frequencies (mid and high frequencies). However, interpreting this field in these frequency ranges remains challenging due to its vortex behavior, which masks the vibration energy flow and complicates its understanding.This thesis presents a methodology for filtering the rotational component responsible for vortices in the structural intensity field, based on the Hodge-Helmholtz decomposition. This approach decomposes the intensity field into rotational, irrotational, and harmonic components. Among these, only the irrotational component proves necessary to describe the transfer of vibration energy. The proposed methodology involves calculating the dynamic response and solving a diffusion equation similar to that of thermal conduction to obtain the irrotational field of structural intensity. Examples of plates and plate assemblies are used to illustrate the usefulness of this method, which allows for a better understanding of vibration energy transfer paths at mid and high frequencies. This methodology has been extended to industrial structures and implemented using Stellantis software tools. Its industrial application has been demonstrated on assembled industrial structures.
L'intensité structurale est une technique pour analyser le comportement vibratoire des structures, en montrant le chemin de propagation de l'énergie vibratoire depuis les zones d'excitation vers les zones de dissipation. La technique permet de visualiser à la fois l'amplitude et la direction de cette énergie. L'utilisation de modèles à maillage fin pour les structures automobiles a permis le calcul d'intensité structurale à des fréquences élevées (les moyennes et les hautes fréquences). Cependant, interpréter ce champ dans ces gammes de fréquences reste difficile en raison de son caractère tourbillonnaire, qui masque le flux d'énergie vibratoire et complique sa compréhension. Cette thèse présente une méthodologie pour filtrer la composante rotationnelle responsable des tourbillons dans le champ d'intensité structurale, en se basant sur la décomposition de Hodge-Helmholtz. Cette approche décompose le champ d'intensité en composante rotationnelle, irrotationnelle et harmonique. Parmi celles-ci, seule la composante irrotationnelle s'avère nécessaire pour décrire le transfert de l'énergie vibratoire. La méthodologie proposée consiste à calculer la réponse dynamique et à résoudre une équation de diffusion similaire à celle de la conduction thermique pour obtenir le champ irrotationnel d'intensité structurale. Des exemples de plaques et des assemblages de plaques, sont utilisés pour illustrer l'intérêt de cette méthode, qui permet une meilleure compréhension des voies de transfert de l'énergie vibratoire en moyenne et en haute fréquence. Cette méthodologie a été étendue à des structures industrielles et implémentée sous les outils métiers Stellantis. Son application industrielle a été démontrée sur des structures industrielles assemblées.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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