Essais & Simulations n° 137

MESURES
Afin de pouvoir avancer dans la
compréhension de la dynamique vibratoire
non-linéaire du F-16, une analyse
approfondie effectuée à l’aide d’outils
adaptés s’avère donc nécessaire. L’approche
suivie ici, basée sur le logiciel
NI2D développé par Nolisys, va
permettre non seulement l’interprétation
des phénomènes non-linéaires
observés expérimentalement, mais
également la définition d’un modèle
non-linéaire permettant de reproduire
ces phénomènes numériquement. Cette
approche se déroule en trois étapes
successives : identification, modélisation
et simulation.
Identification des connexions
non-linéaires
La première étape consiste en la localisation
des sources de non-linéarité
sur la structure. Pour ce faire, la
detection map permet, sur base des
réponses temporelles collectées par
les différents accéléromètres, de détecter
quels capteurs ont enregistré du
contenu vibratoire non-linéaire. Ainsi,
il est possible de valider, ou non, la
présence de non-linéarité, et de dresser
une cartographie de la structure
sur base de la localisation des capteurs
associés aux non-linéarités. L’application
de la detection map aux données
du F-16, montrée à la Figure 3, confirment
que les interfaces aile-charge utile
représentent des sources de vibrations
non-linéaires.
Les différentes connexions non-linéaires
de la structure détectées sur base de cette
map peuvent être ensuite investiguées
de manière à extraire les variations de
raideur et d’amortissement qui y sont
associées. Cette phase, appelée « caractérisation
», s’effectue en analysant les
réponses issues de deux capteurs situés
de part et d’autre de chaque connexion
non-linéaire. La procédure est illustrée à
la Figure 4 sur l’interface aile-charge utile
du F-16, et révèle une perte de raideur
suivie d’une augmentation, lorsque
les déplacements relatifs augmentent ;
cela indique, pour des vibrations avec
des amplitudes croissantes, une ouverture
de la liaison glissière, suivie par des
impacts. En ce qui concerne les forces
d’amortissement, des forces aux allures
de friction de Coulomb sont observées.
Cette phase de caractérisation, bien que
qualitative dans les résultats qu’elle rend,
permet d’extraire à partir des données
expérimentales des informations très
riches sur la dynamique non-linéaire
de la structure, en vue de l’amélioration
de son modèle.
Modélisation hybride
de haute fidélité
Il apparait évident que les modèles
éléments finis utilisés classiquement
par les industriels ne permettent pas
de reproduire les phénomènes non-linéaires
observés jusqu’ici. Afin de
pallier ce manque de fidélité, l’approche
proposée ici consiste à effectuer la création
d’un modèle « hybride » non-linéaire,
composé du modèle éléments
finis initial auquel des connexions
non-linéaires sont ajoutées sous forme
de forces de raideur et d’amortissement.
Cette phase de création est ensuite
suivie du recalage des paramètres des
connexions non-linéaires, sur base
des données expérimentales. En fin de
procédure, un modèle non-linéaire de
haute fidélité de la structure est obtenu,
montré en Figure 5 pour le cas du F-16.
Simulation avancée
Une preuve des capacités supérieures
de ce modèle à reproduire les observations
faites en test peut être observée
en Figure 6. Sur ce graphe, il est montré
28I ESSAIS & SIMULATIONS • N°137 • mai 2019