1.2 Les explications diverses

Les explications fusèrent...

Cet accident fut considéré comme l’acte de naissance de l’aéroélasticité, phénomème dominant dans le dimensionnement des avions modernes.

1. Les allées de von Karman qui ne semblent pas compatibles avec les énergies mises en jeux (von Karman $\simeq $ 1945)

2. La résonance linéaire qui fut influencée par l’histoire du pont mis en résonance par des soldats marchant au pas ( $\simeq $ 1970)

3. Le phénomème de flottement par échange d’énergie entre deux mouvements mais contredite par une étude japonaise ($\simeq $ 1980)

4. Le galop en flexion qui était sur la bonne voie et certainement lié à l’amorçage du processus (Den Hartog utilisé par Scanlan $\simeq $ 1980)

5. Le flottement de décrochage en torsion qui est aujourd’hui l’explication retenue pour la phase finale (Robert Scanlan $\simeq $ 1980)

Les allées de Von Karman (the VK-paths)

Prenons le cas d’un fil de diamètre $D$. L’écoulement à basse vitesse, présente des instabilités de couches limites qui éjectent des tourbillons dans le sillage et créent des forces transverses oscillantes à une fréquence appelée la fréquence de Strouhal ($\simeq .1 \frac{U}{D}$), soit pour le pont de Tacoma: 1 Hz alors que la fréquence observée était de .2 Hz.

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De plus, ce phénomène, qui est à l’origine du sifflement des lignes électriques n’apparait pour le pont, que si la vitesse du vent est inférieure à $1m/sec$.

La résonance

Lorsque la fréquence d’excitation d’une stucture coïncide avec une fréquence propre on a un phénomène de résonance. Le verre que l’on fait chanter est un exemple. Le pont d’Angers, qui a introduit un règlement militaire lors de la traversée d’un pont:

"Il faut casser le pas pour ne pas casser le pont"

Avant    Après

Le flottement entre deux mouvements

Ce phénomème fut découvert pendant la guerre du pacifique sur les Wild Cat, mais ne fut bien compris que par la suite (cf cours 4). Ce mécanisme nouveau surpris beaucoup les ingénieurs qui se mirent à en voir partout, y-compris sur le pont de Tacoma.
Mais la simulation numérique fut très difficile à effectuer en raison de la violente instabilité qu’elle produit. Le NAL (Tokyo/Japon) fit une étude numérique très poussée en 1980 qui enleva toutes ses chances à cette explication ...

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