Méthodes d’analyse modale pour le Génie Civil : Optimisation de la conception et le monitoring des structures (Bertrand SELVA – Responsable de la matière Dynamique des structures & Mokhfi TAKARLI – Responsable de la matière Instrumentation et Contrôle)

L’analyse modale est une méthode fondamentale en Génie Civil permettant d’étudier le comportement dynamique des structures. Elle identifie les fréquences propres, les modes de vibration et aide à anticiper les effets des charges dynamiques telles que le vent, les séismes ou les vibrations liées aux trafics. Les objectifs et enjeux sont les suivants :

• Comprendre la réponse dynamique des structures (bâtiments, ponts, barrages).
• Détecter les pathologies structurelles (fissures, vieillissement des matériaux).
• Optimiser la conception pour éviter la résonance et améliorer la résistance aux vibrations.

Plusieurs types d’analyses modales sont mises en œuvre :

1. Analyse Modale Expérimentale (AME) : Effectuée sur des structures existantes en appliquant une excitation contrôlée (marteau d’impact, vibrateurs).
2. Analyse Modale Opérationnelle (AMO) : Réalisée en conditions réelles de service, sans excitation artificielle. Basée sur l’analyse des vibrations naturelles induites par des charges ambiantes (vent, trafic, séismes).
3. Analyse Modale Numérique (AMN) : Simulation des réponses dynamiques via des logiciels de calcul par éléments finis. Permet de prédire les modes propres et de comparer avec les résultats expérimentaux.

Applications en Génie Civil :

• Surveillance et maintenance prédictive : identification précoce des défauts structurels.
• Contrôle et évaluation non destructifs (CEND) : diagnostic avancé via l’analyse vibratoire.
• Conception et optimisation des structures : limitation des effets vibratoires pour éviter la fatigue des matériaux.

Avec les avancées en capteurs intelligents, imagerie numérique et intelligence artificielle, l’analyse modale devient plus précise et accessible. Elle joue un rôle clé dans le monitoring en temps réel et l’amélioration de la durabilité des infrastructures.

Philosophie de notre partenaire en vibration, m+p international (Lise Mateus)

 Fondée en 1980, m+p international s’est établie comme un leader mondial dans le domaine des tests de vibration, fournissant des solutions fiables et de haute qualité à une clientèle internationale prestigieuse, dont la NASA. L’entreprise est reconnue pour son expertise en pilotage de vibrateurs, offrant des services tels que le contrôle en sinus, aléatoire, choc, mixte, multi-sinus, réplication, réduction de données, MIMO, surveillance des vibrations et contrôle acoustique.

En matière d’innovation et de R&D, m+p International facilite la coopération inter-organisationnelle, favorisant les échanges de connaissances et les partenariats stratégiques. Cette approche collaborative est essentielle pour le développement de nouvelles technologies et de solutions innovantes, contribuant ainsi à : l’innovation didactique par l’introduction de nouvelles approches, méthodes ou outils pédagogiques visant à améliorer les processus d’enseignement et d’apprentissage ; l’amélioration des performances et de la compétitivité des entreprises.

De nouvelles séquences pédagogiques pour former les ingénieurs de demain

Le partenariat avec m+p International s’inscrit dans une dynamique d’innovation didactique en mettant à disposition des étudiants et élèves ingénieurs des outils de pointe pour l’analyse modale des structures, des infrastructures et des matériaux de construction. En intégrant ces technologies dans leur apprentissage, les futurs acteurs du Génie Civil acquièrent des compétences essentielles pour la conception, le contrôle et l’optimisation du patrimoine bâti. Ainsi, pour la deuxième année consécutive, nos élèves ingénieurs en 4e année ont bénéficié de cours magistraux et de travaux pratiques dédiés aux différents types d’analyse Modale.

De plus, l’équipe pédagogique a amorcé une réflexion sur l’intégration de l’Internet des Objets (IoT) afin de répondre aux problématiques de consommation énergétique et d’autonomie des capteurs, de leur intégration dans des zones difficilement accessibles, ainsi que du traitement et du transfert des données.

Bertrand SELVA & Mokhfi TAKARLI