Conclusion

Ce chapitre a pr´esent´e un ´etat de l’art de notre probl´ematique de bruits et vibrations g´en´er´es par les boˆıtes de vitesses, en se focalisant plus sp´ecifiquement sur le cas des chocs entre les dents des engrenages non charg´es. La maˆıtrise du bruit de grenaille ainsi g´en´er´e constitue en effet un enjeu actuel pour l’industrie automobile, en raison notamment du d´eveloppement remarquable des nouveaux concepts de chaˆınes de traction et des conditions de fonctionnement associ´ees. Actuellement, au sein du groupe PSA, seules des s´eances d’´ecoute des signaux microphoniques sont possibles pour d´etecter la pr´esence et juger la s´ev´erit´e du bruit de grenaille. Il apparaˆıt donc tout `a fait essentiel de proposer un outil d’analyse, sous forme d’indicateur, permettant de d´etecter `a partir d’un signal vibratoire l’apparition de ce bruit et d’en quantifier la s´ev´erit´e.

Dans l’apparition du bruit de grenaille, on distingue les situations qualifi´ees de p´eriodiques de celles dites chaotiques. Ces derni`eres se produisant dans les cas les plus s´ev`eres d’acyclisme, leur d´etection est ais´ee et ne n´ecessite pas des outils d’analyse sp´ecifiques. La suite des travaux sera donc focalis´ee sur les cas dits p´eriodiques. Le crit`ere 5 faces pr´esent´e `a la section 1.3.4.2 donne une valeur moyenne (c’est-`a-dire un indicateur scalaire) `a partir des signaux temporels mesur´es en conditions de r´egime stabilis´e. Il n’est donc pas adapt´e `a des mesures en mont´ee de r´egime o`u l’objectif est de d´etecter l’instant d’apparition du bruit de grenaille,

et o`u un indicateur de type courbe (indicateur vectoriel) semble plus adapt´e. D’autre part, un tel indicateur donne une information du niveau vibratoire global, sans distinguer les diff´erentes sources possibles. Nous souhaitons dans notre ´etude r´eussir `a diff´erencier la grenaille des autres sources d’excitation, afin d’´etablir un indicateur sp´ecifique `a cette seule bruyance.

Des repr´esentations en deux dimensions, de type temps-fr´equence, r´egime-fr´equence, angle-ordre, etc., sont classiquement utilis´ees pour l’analyse de signaux non-stationnaires. Ces repr´esentations ne permettent en revanche pas de distinguer, comme nous le souhaitons, la gre-naille des autres types de source. En effet, dans une repr´esentation angle/ordre, la composante li´ee `a la grenaille, se retrouvant par exemple `a l’ordre 2 evt/tr, est confondue avec les harmo-niques de sir`ene ; dans les repr´esentations temps-fr´equence, observer le seul niveau du spectre ne permet pas non plus de distinguer l’apport li´e uniquement aux chocs g´en´erant la grenaille. L’analyse cyclostationnaire permet quant `a elle de prendre en compte les cycles produits lors du fonctionnement des syst`emes tournants, mais n’est pas directement applicable sur des signaux mesur´es en mont´ee de r´egime. Apparaˆıt alors clairement le besoin d’outils originaux, permettant de conserver `a la fois les caract´eristiques p´eriodiques et large bande du bruit de grenaille. L’ap-prochecyclostationnaire angle/temps propos´ee sera pr´esent´ee au chapitre 3. La mesure de signaux vibratoires en mont´ee de r´egime peut de plus ˆetre exploit´ee pour estimer une fonction de transfert du syst`eme en fonctionnement. L’int´erˆet est non seulement de pouvoir alimenter des mod`eles num´eriques, mais ´egalement de pouvoir blanchir les signaux en pr´e-traitement et d’ai-der l’interpr´etation des repr´esentations en fr´equence en donnant acc`es `a une signature spectrale des effets des transferts m´ecaniques du syst`eme ´etudi´e. Avant le d´eveloppement d’indicateurs sp´ecifiques `a la grenaille, une m´ethode d’identification des transferts est propos´ee dans le cha-pitre suivant.

Chapitre 2

Identification d’une fonction de transfert

en contexte non-stationnaire

limit´e.

Une m´ethode originale d’identification aveugle exploitant alternativement les domaines temporels et angulaires est propos´ee

dans ce chapitre, avec une application exp´erimentale sur un signal vibratoire mesur´e en mont´ee de r´egime.

Un int´erˆet pratique dans le contexte de nos recherches sur le bruit de grenaille est d’acc´eder `a une signature spectrale des transferts

m´ecaniques li´es aux structures non tournantes de la boˆıte de vitesses.

Sommaire

2.1 Introduction . . . 41 2.2 Etat de l’art . . . 41 2.2.1 Analyse modale op´erationnelle . . . 41 2.2.2 Analyse cepstrale . . . 43 2.2.3 Analyse modale op´erationnelle en condition non-stationnaire . . . 45 2.3 Estimation de fonction de transfert par exploitation des domaines temporels

et angulaires . . . 46 2.3.1 Etape 1 : extraction de la partie d´eterministe de l’excitation d(t) . . . 46 2.3.2 Etape 2 : identification aveugle de h(t) . . . 50 2.3.3 Remarques sur l’estimation de H( f ) . . . 53 2.3.4 Etape 3 : Blanchiment . . . 56 2.4 Identification aveugle de la fonction de transfert d’une boˆıte de vitesses en

fonctionnement . . . 57 2.4.1 Configuration des essais . . . 57 2.4.2 R´esultats exp´erimentaux . . . 58 2.4.3 Discussion - limites de la m´ethode . . . 60 2.5 Conclusion . . . 61

Introduction

2.1 Introduction

Pour des structures complexes telles que les syst`emes `a engrenages et plus pr´ecis´ement les boˆıtes de vitesses automobiles, la mise au point de simulations num´eriques n´ecessite souvent des identifications de param`etres physiques d’origine exp´erimentale, comme des transferts vibroacoustiques, des coefficients d’amortissement, etc. Ce chapitre pr´esente une m´ethode d’estimation de la fonction de transfert d’une boˆıte de vitesses `a partir de conditions de fonctionnement non-stationnaires. Un premier objectif est de pouvoir estimer globalement et rapidement les fr´equences de r´esonance de la structure, de mani`ere `a mieux interpr´eter nos indicateurs de d´etection du bruit de grenaille (cartographies de coh´erence spectrale, pr´esent´ees aux chapitres 3 et 4). L’estimation de la fonction de transfert permet d’autre part de blanchir le signal en pr´e-traitement avant l’emploi de m´ethodes d’analyse sp´ecifiques. De mani`ere plus g´en´erale, nous exploitons ici des moyens d’analyse de signaux non-stationnaires afin de proposer une m´ethode d’estimation de fonction de transfert pouvant ˆetre utilis´ee dans un contexte industriel pour acc´eder `a des param`etres modaux.

La premi`ere partie de ce chapitre est consacr´ee `a un rapide ´etat de l’art sur l’analyse modale op´erationnelle. Le cepstre, outil exploit´e dans notre m´ethode, est ensuite d´efini puis pr´esent´e dans le contexte de l’identification aveugle. Le cas particulier des conditions de fonctionnement non-stationnaires est enfin introduit.

La m´ethode propos´ee, exploitant alternativement les caract´eristiques des domaines tempo-rels et angulaires, est d´etaill´ee dans la deuxi`eme partie avec une application sur la simulation fil rouge introduite au chapitre 1. La premi`ere ´etape consiste `a extraire, dans le domaine des ordres, la partie d´eterministe de l’excitation. Le cepstre du signal r´esiduel est ensuite utilis´e pour identifier la r´eponse impulsionnelle de la structure. La troisi`eme ´etape consiste `a blanchir le signal initial `a partir de la fonction de transfert estim´ee.

La troisi`eme partie propose une application exp´erimentale de la m´ethode, sur une boˆıte de vitesses en mont´ee de r´egime. Les informations utiles qu’on en retire, ainsi que les limites en termes de type de mod`ele consid´er´e (Single Input Single Output) et d’ind´ependance du transfert envers la vitesse de rotation, sont enfin discut´ees.