Définition de la notion de phase en mécanique

[Oncle Jules]

Bonjour à tous,

j´aimerais me fixer les idées sur la notion de phase en mécanique. Je n´arrive pas à clarifier cette notion. Concrètement de quoi s´agit-il ?
Voici le contexte :
Je participe à des mesures expérimentales. On fait vibrer une structure et j´ai des courbes qui montrent la phase du mouvement de la structure sur toute sa longueur. Cette phase est définit comme la phase locale du mouvement de la structure ramené à son point (de déplacement le plus élevé). Par exemple, j´ai une phase de -90 degrés au début de la structure.
Que dois-je penser lorsque j´ai une telle information ?
Pourquoi utiliser des degrés ?
Je suis carrément dans le flou.

Merci beaucoup à tous.

[Jeanpaul]

Les degrés, c'est parce que c'est plus facile à lire sur un graphe. Si tu mettais des radians, tu verrais mal une rotation de 2*pi tandis que 360° ça se voit bien. C'est donc de l'esthétisme.
La phase renseigne sur le passage des résonances. Une structure un peu complexe exhibe un grand nombre de modes et chaque fois la phase tourne de 360° ; montrer la phase renseigne donc sur la proximité d'une résonance.

[Oncle Jules]

Merci beaucoup pour tes explications.
Mais malheureusement, je rame encore ...

Tu écris :
"Une structure un peu complexe exhibe un grand nombre de modes et chaque fois la phase tourne de 360° ; montrer la phase renseigne donc sur la proximité d'une résonance."

Effectivement, une structure possède une infinité de modes et donc de fréquences de résonances. Mais lorsque tu dis que la phase tourne "à chaque fois" de 360 degrés, "chaque fois" correspond à quoi ?

Donc si j´obtiens une phase de -90 degrés, c´est que je me trouve à une certaine "proximité" de ma fréquence de résonance (en-dessous car signe négatif ??). Comment fait-on pour passer des degrés en hertz?

Encore merci....

[mbochud]

Bonjour,
Cela dépend du facteur de qualité de cette résonnance.
Si le facteur de qualité est très grand ,la

[Jeanpaul]

En général, quand on analyse une courbe de résonance, on met en abscisse la fréquence en Hz et en ordonnée soit le logarithme de l'amplitude soit la phase.
Les modes se manifestent comme des pics d'amplitude et comme des rotations de la phase qui est donc quelque chose d'assez tourmenté.
Le mode de plus basse fréquence est le 1er mode, mais les autres ne sont en général pas des harmoniques (multiples de cette fréquence).
De toutes façons, cette analyse modale est une approximation surtout valable quand l'amortissement n'est pas trop fort 'pics pas trop larges). En particulier, on fait l'hypothèse que la forme de la courbe amplitude en fonction de la fréquence ne dépend pas du point d'apllication, ce qui n'est pas toujours vérifié dans la pratique.
Pour les hautes fréquences, on ne distingue plus les modes en général.

[Oncle Jules]

Bonjour,

merci pour votre participation.

mbdochud .... il semblerait que tu ne sois pas allé jusqu´au bout de ton explication ...

Jean Paul, je comprends que les modes se manifestent par des pics d´amplitude mais je n´ai toujours pas les idées claires au sujet de la phase.
Si par exmple je fais vibrer ma structure à la fréquence de résonance, j´aurais une phase nulle ?

[mbochud]

Pour parler d'un angle il faut 2 droites.
Pour parler d'une phase il faut 2 ondes.

(Dans l'effet stimulée par exemple on produit des ondes en phase (0 degré).)

En vibration on peut comparer le spectre d'excitation avec le spectre du système.
Ces 2 spectres peuvent être vus comme une composition d'un grand nombre de sinus et chacune des composantes peuvent être comparées en amplitude et en phase .

L'analyse modale donnera par exemple la réponse en fréquence du système tenant compte du spectre d'excitation et spectre du système.
Si la phase n'a pas d'intérêt on parle de spectre de puissance.(basé sur le module seul des composantes (carré de l'amplitude)).

[Oncle Jules]

merci beaucoup pour tes éclaircissements.

Donc si j´ai bien compris, pour éviter d´exciter la struture à sa fréquence de résonance, il faut que la fréquence d´excitation et la fréquence de résonance ne se rencontrent pas, autrement dit qu´elles soient différentes.
Donc pour revenir à la phase, il est nécessaire que la phase entre ces deux ondes soient non nulles ...
Car si elles sont effectivement en phase, cela signifie qu´elles ont la même fréquence.

Correct ?

[mbochud]

Ça dépend des 2 grandeurs que l'on compare.
Par exemple, si les 2 grandeurs sont une amplitude de déplacement, c'est quand la phase entre ces deux ondes est nulle que la résonance sera la plus grande.
Mais ,si les 2 grandeurs sont une amplitude de déplacement et une vitesse , l'amplitude max sera à 90 degré.

[Jeanpaul]

Effectivement quand l'amortissement est faible, la résonance correspond au maximum d'amplitude et à une phase nulle (= l'excitation et la réponse sont en phase).

[Oncle Jules]

Merci à vous pour vos réponses.
J´aurai sûrement d´autres questions quand j´aurai de nouvelles courbes...