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→soutenance d’une these de doctorat→(la soutenance est publique)

Nom : MogenierPrenom : GuillaumeFonction : Maıtre es Sciences, Universite Lyon 1Laboratoire insa : Laboratoire de Mecanique des Contacts et des Structures (lamcos)Date et heure : 1er Avril 2011 a 14h00de soutenanceLieu : Mediatheque Marie Curie de l’insa de Lyon,

: Amphitheatre Emilie du ChateletTitre de la these : Identification et prevision du comportement dynamique des rotors

feuilletes en flexion

Ecole doctorale : Mecanique, Energetique, Genie civil, Acoustique (mega)

Rapporteurs : Patrice Cartraud, Emmanuel FolteteJury : Patrice Cartraud, Emmanuel Foltete, Jean-Jacques Sinou, Lionel

Durantay, Thouraya N. Baranger, Regis Dufour, Guy Ferraris

Cette these porte sur la prevision du comportement dynamique des moteurs electriques, et plus precisementsur la dynamique en flexion des rotors feuilletes a cage d’ecureuil appeles moteur grande vitesse (mgv,

[3 − 30] MW, [6 000 − 20 000] rpm). La difficulte majeure de la modelisation reside dans la complexite relative al’assemblage de la masse magnetique des mgv, composee, d’une part, d’un empilement de toles magnetiques (oufeuilletage) maintenues par des tirants excentres precontraints, et d’autre part, d’une cage d’ecureuil composeed’une distribution peripherique de barres de court-circuit connectees a deux anneaux de court-circuit situes auxextremites du feuilletage.

En premier lieu, un modele elements finis de poutres de T imoshenko prenant en compte le caractere mo-nolithique des rotors mgv est developpe. Une attention particuliere est portee a la modelisation de la massemagnetique en considerant d’une part, les barres de court-circuit, et d’autre part, les tirants independammentdu feuilletage. Le comportement dynamique lateral des rotors feuilletes est principalement regi par la rigiditede flexion de l’empilement dont les proprietes constitutives sont meconnues et essentiellement liees au procedede fabrication de la machine electrique ce qui rend delicat la modelisation des rotors mgv.

L’identification mixte numerique-experimentale menee aboutit a l’evolution des proprietes constitutives dufeuilletage en fonction de la geometrie et des precontraintes d’assemblage. Pour cela, les quantites modales cal-culees et mesurees sont incluses dans une fonctionnelle energetique basee sur un quotient de Rayleigh hybrideet combinee a des methodes de reduction de G uyan ou de C raig & Bampton, ou d’expansion de G uyan ouserep. Toutes les fonctionnelles proposees ont ete eprouvees dans diverses applications industrielles dans le butd’identifier des proprietes constitutives de structures reelles : empilement de toles magnetiques, portions d’arbreou rotor de palier magnetique. Le developpement d’algorithmes de L evenberg-M arquardt et de derivation deselements propres ont ete necessaires pour minimiser la fonctionnelle, extraire les proprietes constitutives dufeuilletage et prevoir les formes et frequences propres les plus proches possible des mesures a l’arret.

La modelisation des efforts centrifuges, de la raideur geometrique et du contact tirants-feuilletage a montreque l’effet de la rotation a une influence non lineaire qui tend a augmenter les forces longitudinales agissant sur lefeuilletage et les tirants sans toutefois depasser la limite elastique des tirants. La consequence de ce phenomeneest l’augmentation de la rigidite de flexion de la masse magnetique lorsque le moteur electrique est en rotation.La maıtrise de la dynamique des rotors feuilletes et la tres bonne connaissance des proprietes constitutivesequivalentes du feuilletage, assemblage de la cage d’ecureuil ou centrifugation des tirants, permettent a d’ac-croıtre la fiabilite des calculs de prevision du comportement dynamique des rotors feuilletes, notamment dansles phases de developpement ou il s’agit de prevoir le comportement de rotors jamais realises auparavant.

mots cles: Dynamique des rotors, analyse modale, correlation modale, identification, condensation, optimi-sation parametrique, ligne d’arbre, effet centrifuge, contact.