Si l’ informatique de nos jours met à notre disposition une panoplie de logiciels très prisés dans l’industrie tels que les logiciels ANSYS, FEMLAB, NASTRAN et autres, et si ces logiciels nous offrent le luxe de calculer aussi vite qu’un éclair les fréquences de résonances d’un système donné, il est néanmoins toujours vrai que l’amortissement est un paramètre inconnu dans la technique des éléments finis. Ceci prouve que l ‘analyse modale expérimentale est une procédure incontournable du moment où elle demeure encore la seule manière nous permettant d’estimer les amortissements des structures.

Particulièrement dans le cas des structures vibrant clans l ‘eau, la simulation par éléments finis devient encore plus compliquée, et même si on connaît au préalable l’amortissement, l’ estimation des fréquences de résonance dans ce cas n’est pas aussi simple que clans le cas où la structure vibre in vacuo. En effet, l’ eau et la structure étant en contact, il y a une interaction nuide-structure. Ceci complique davantage la formulation mathématique, surtout en présence d’écoulements turbulents. On pouiTait modéliser un tel système, mais l ‘expérience reste le meilleur critère de validation. Ceci prouve une fois de plus tout l’intérêt que compo1ie l’analyse modale expérimentale. D’autre part, Hydro-Quebec exploite environ 350 groupes turbines-alternateurs, ainsi son institut de recherche (IREQ), s’intéresse au phénomène des vibrations des turbines hydrauliques à travers son projet de simulation numérique à l’aide de Modèles d’Analyse des Turbines Hydrauliques (MATH ), ce qui permet à la fois, le calcul de l’ écoulement fluide pour diverses géométries et divers types de turbines hydrauliques, le calcul des contraintes statiques et dynamiques et le calcul des modes théoriques de vibration dans l’eau dans le but de déterminer avec exactitude les fréquences naturelles de la turbine afin de savoir si celles-ci coïncident avec une excitation connue ce qui pourrait être la cause des fissurations prématurées ou d’une fatigue accrue. La validation expérimentale des résultats du projet MATH s’annonce très importante car la combinaison des technologies de simulation de ce dernier avec des mesures expérimentales pennet de mieux comprendre les paramètres influant le comportement et le rendement d’une turbine.

Hydro-Quebec a déjà entamé plusieurs travaux de recherche sur le domaine des vibrations des structures dans l’eau dans le cadre du projet M.A.T.H. Principalement, dans le cadre de son mémoire de maîtrise au département en génie mécanique de l’université de Sherbrooke, Lussier 1998 [ 1] a fait une étude théorique de l’ effet du fluide sur les vibrations libres d’une structure élastique, en considérant le fluide incompressible et cette étude s’est intéressée à l’effet de masse ajoutée du fluide. En se basant sur la formulation par éléments finis pour la structure et la fonnulation intégrale pour le fluide, un logiciel a été développé pour le calcul de l ‘influence du fluide sur les vibrations d’une turbine hydraulique. Le logiciel permet donc le calcul des fréquences et modes propres dans l’ eau.

Selmane et Lakis (1997)[2], ont publié une théorie sur les effets d’un écoulement fluide sur les caractéristiques vibratoires d’une coque cylindrique anisotropique ouverte immergée et soumise simultanément à un écoulement exteme et un écoulement inteme.

Jyoti K.Sinha, Sandeep Singh et A.Rama Rao (2002) [3] ont publié un article sur les effets de masse ajoutée et d’amortissement ajouté des plaques perforées et immergées. La masse ajoutée sur une structure vibrant dans l ‘eau étant supposée égale à la masse d’eau équivalente à la force de réaction de cette plaque, ils supposent que cette masse peut être présentée par un volume d’eau cylindrique imaginaire autour de la plaque. Ils ont étudié ce modèle par éléments finis et effectué une validation expérimentale pour l’estimation de la masse ajoutée d’une plaque perforée. Les trous ont été soustraits du volume cylindrique .

Axisa 2001 [4, 5] offre dans le quatrième volume de la série de modélisation des systèmes mécaniques, un excellent ouvrage sur les vibrations sous écoulement où il expose le phénomène d’interaction fluide-structure et met en évidence les effets d’amortissement ajouté et de masse ajoutée. Gibert 1988 [6] traite aussi le phénomène d’interaction fluide-structure et les sources d’excitations aléatoires. Conca, Planchard, Thomas, Vanninathan [7] offrent un ouvrage sur les problèmes mathématiques en couplage fluide-structure. L’analyse modale expérimentale est bien connue et maîtrisée dans l’industrie, et ce grâce à la méthode d’identification dans le domaine spectral. Ainsi, la détermination des déformées modales, des fréquences de résonances et des amortissements (en utilisant soit un marteau d’impact ou un vibrateur pour exciter la structure) est rendue du domaine du possible en mesurant les fonctions de transfert (FRF) en plusieurs endroits [8]. Ole [9, 1 0], LMS [11], Marc Thomas (2002) [12], et Ewins (2000) [13] présentent la technique d’analyse modale classique avec des exemples pratiques d’une manière détaillée. Aujourd’hui, de nouvelles méthodes sont introduites dans l ‘industrie et proposent de remplacer l ‘analyse modale traditionnelle. LMS [14] et Brüel&Kjaer (B&K) [15] offrent une technique dite l’analyse modale en opération -Operational Modal Analysis (OMA) – qui permet une identification précise des résonances, des déformées modales et des amortissements sans se donner aucun souci sur la mesure de l’excitation (i.e., sans avoir besoin ni de marteau ni de vibrateur). Cette technique est basée sur l’identification dans le domaine temporel. Ainsi pour perfonner une OMA, tout ce qui est requis c’est de collecter les réponses temporelles en plusieurs points. Son point fort est de pouvoir tracer les modes propres sous les conditions réelles de fonctionnement. La technique pennet donc de tester des structures en opération comme les voitures en circulation, les avions … etc., qui sont impossibles ou difficiles à exciter avec des forces extérieures connues à cause des conditicms de réalisation pratique [16]. Ce type d’analyse est très intéressant car la qualité des mesures est améliorée par rapport à leur réalisme du moment où les essais se déroulent pratiquement dans des conditions réelles d’opération. Les mesures se font avec les véritables conditions aux limites et l’ ex ci tati on est bien réelle. Ceci permet aussi de tester les machines en plein fonctionnement sans inteiTompre leurs cours de fonctionnement ce qui est très intéressant pour un processus de production. Aussi, on gagnerait du temps du moment où l’on n’a pas besoin de mesurer les forces. En plus on n’a besoin que d’accéléromètres pour effectuer une analyse modale sur site, donc l’on ne perd pas du temps pour la configuration du matériel. Par exemple pour analyser dans un laboratoire une stmcture données [15], il suffit d’aligner une série d’accéléromètres et de l’exciter avec une source quelconque.

En plus, d’autres solutions de mesure de vibration sans contact sont offertes. LMS et B&K offrent des techniques de mesures avec laser très adéquates pour l ‘analyse modale et adaptées pour des structures dont les points de mesures ont l ‘accès difficile.

Ces techniques d’analyse ont déjà fait l’ objet de plusieurs recherches. Smart (1994) [17] cians sa thèse de doctorat de l ‘école centrale de Paris, présente une synthèse théorique avec des applications industrielles des techniques d ‘identification des structures vibrantes dans les domaines temporel et fréquentiel. Smail, M., M. Thomas, and A.A. Lakis, (1999) [18] ont publié un article sur l’utilisation de la modélisation ARMA pour la détection de fissures dans les rotors. Les mêmes auteurs (1999) [ 19] ont publié un article sur le mode! ARMA pour l’analyse modale. Bonnecase,D., M. Prevosto et A.Beneviste (1990) [20], Mm·ple 1987[21 ], Landau, I.D. et A. Besançon-Voda 2001 [22], Ljung, L. et T. Glad 1994[23] font partie de plusieurs ouvrages qui décrivent avec détails des techniques d’identification dans le domaine temporel. CHI, M.-J.W.S. (1998) [24], dans son mémoire de maîtrise à l’école de technologie supérieure de Montréal présente l’ identification des paramètres modaux d’une structure flexible en vue du contrôle adaptatif de ses vibrations.