18 CHAPITRE 1. LES MODES NORMAUX DE ROSENBERG3. Systèmes chaînés [30]Contrairement au cas précédant, dans un système chaîné, ne sont reliées par des ressorts,que les masses "voisines". Les masses aux extrémités sont liées "au massif" et les liaisonssont polynomiales et linéarisables.Le potentiel sera donc de la formeU(u)=fi (airu'+anru'+ajr(ujr=1,3,... i=1- uí+i)On montre, que si le système (1.22) possède des modes similaires, alors, leurs directionssont aussi celles des modes du système linéarisé. De plus, Haughton [30] a établit que siles masses et les coefficients de (1.22) sont toutes égales, alors, il existe effectivement desmodes similaires pour ce système.4. Systèmes symétriques [43], [64]Un système discret à n degrés de libertés est dit symétrique si sa fonction potentielle estde la forme)(1.22)n / mo n mU(u) = - > (ao,.u' + ai,(uj - ujji=1 \r=1,3,... j=i+1 r=1,3,...\r+1(1.23)Physiquement, toutes les masses sont liées au "massif" par le biais de raideurs identiqueslinéarisables, les liaisons de couplages sont aussi polynomiales et toutes de même degréset linéarisables. Pour n = 2, le système présente physiquement une symétrie par rapportà son "centre"'. Dans ce cas également, il a été montré qu'il existe des modes similairestangents aux modes <strong>linéaire</strong>s.Cas des modes <strong>non</strong> similaires [65]Dans un cas général, les lignes <strong>modale</strong>s des modes normaux sont courbes et le problèmedéfini par l'équation des trajectoires (1.12), à laquelle sont adjointes les conditions (1.14) et(1.15) ne peut pas être traité de façon exacte. Dans [65], Rosenberg étudie les modes <strong>non</strong>similairesà l'aide d'une méthode de perturbation à partir des modes similaires connus d'unautre système appelé système parent associé au problème. La solution est cherchée sur unintervalle ouvert strictement contenu dans l'intervalle [0, u1], car l'équation (1.12) est singulièresur l'équipotentielle maximale La. Cependant, en utilisant la règle de l'Hospital [65], et le fait queles forces dérivant du potentiel U ne s'annulent pas sur La, on montre que les u, (j = 1,... , n),sont bornés sur La et que la solution peut alors être prolongée sur l'intervalle [0 , u] tout entier.Le potentiel "perturbé" U du système dont on recherche les modes <strong>non</strong> similaires devra pouvoirs'exprimer selonU=U0+eW eP«U0I, (1.24)où LT0 et W sont respectivement le potentiel du système parent et le potentiel de perturbation.Si le système parent possède un mode (similaire) 4(ui) = cu1, (i = 1. . . ,n), avec c1 =1, on montre [65], que le système perturbé possède un mode (<strong>non</strong>-similaire) dans un f-voisinagedu mode similaire u(ui), et sa trajectoire est obtenue par les perturbations successives en cselon l'équationuj(ui) = cu1 + ei(ui) + 22j(ul) +... (1.25)
1.3. MODES NORMAUX DES SYSTÈMES ADMISSIBLES 19où la fonction de perturbation 1j est solution d'une équation différentielle du second ordre,<strong>non</strong>-homogène obtenue par substitution de l'expression (1.25) dans (1.12) et regroupement destermes de même puissance par rapport au paramètre de perturbation E2d1 / 52U a2u " ndu1 au1 k=1CkJ + 55 aaU.7) k=1cjij =(5WSW"\ 'Ç 2c15)(i=2,...,n),(1.26)avec,et,U'(ui) = Uo(u*(ui)),W*(ui) = W(u*(ui)).Les termes ek (k = 2, 3,.. .), sont ensuite obtenus successivement à partir de ekl et le problèmeest donc la détermination de la perturbation de premier ordreLes équations de perturbations sont parfois intégrables comme dans le cas particulier decouplages faibles par les forces <strong>non</strong>-<strong>linéaire</strong>s, ce qui se traduit par2 U05u5u(ui, ... ,u(u1)) = o(e),Dans ce type de conditions, on obtient alors une simplification du problème en dans lesdérivées partielles mixtes de l'équation (1.26) et après intégration et détermination des deuxconstantes, on obtient la solution pour un niveau d'énergie h sous forme d'une quadrature:avec,et,=2c fk=11.3.4 Equations <strong>modale</strong>s=iU'G(ui)fC(x)G(ui) = Uo(u*(ui)) + h,dx,rs DW* 5W[c (u1) (u1)] du1, (i = 2,... ,n).Sui 5uLes équations du mouvement du système (1.10) sont réduites lorsque le système vibre selonl'un de ces modes normaux. L'intégration du système est ramenée à celle d'une équationdifférentielle <strong>non</strong>-<strong>linéaire</strong> du second ordre à une seule variable après substitution de la solutionde l'équation de la trajectoire ui(ui) dans la première équation de (1.10)auu1 + (ui,u2(ui),... ,u(ui)) = 0. (1.30)La période des oscillations peut alors être calculée à partir de l'équation (1.30) qui est appelée"équation <strong>modale</strong>". A l'inverse de la procédure de calcul des valeurs et vecteurs propres dessystèmes <strong>linéaire</strong>s, les modes sont déterminés en premier. On obtient alors la relation fréquenceamplitudew(üi) = T(uI) : En associant les conditions initiales