thesis

Estimation des probabilités associées aux événements rares aéronautique

Defense date:

Jan. 1, 2012

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Institution:

Paris 6

Disciplines:

Authors:

Abstract EN:

L'objectif de ce travail est de proposer une nouvelle démarche pour améliorer les méthodes de prévision de durées de vie des pièces mécaniques d'un turboréacteur. Il s'agit d'introduire des modèles probabilistes et des méthodes statistiques dans les analyses mécaniques, afin de prendre en compte les incertitudes sur les paramètres influents sur la durée de vie. Deux sujets très importants sont abordés dans cette thèse. Le premier sujet concerne la modélisation de données stochastiquement dépendantes, que l'on retrouve en entrée du code de calcul de durée de vie. Le second sujet traite de l'estimation de quantiles extrêmes, que l'on est amené à évaluer en sortie du code de calcul. Des paramètres en entrée du code de calcul (longueur et profondeur d'un défaut) sont représentés par des réalisations de variables aléatoires. Ceci demande une modélisation de leur dépendance, indépendamment de leur loi marginale. La théorie des copules et les modèles de Cox fournissent le cadre naturel de cette étude. De fait, nous avons développé un nouveau modèle pour estimer la structure de dépendance d'un vecteur décrivant les propriétés géométriques des défauts. Les copules vont permettre de modéliser la dépendance proprement dite entre les composantes du vecteur, tandis que le modèle de Cox va permettre de modéliser l'effet d'une covariable sur les lois marginales de ces composantes. Dans cette thèse, on s'intéresse aussi aux surfaces de réponse ou métamodèles permettant de simplifier les codes de calcul de durée de vie. On aborde la question des plans d'expériences et on s'intéresse plus particulièrement à la régression quantile. L'accent est mis sur l'estimation des quantiles extrêmes.

Abstract FR:

The target of this PhD dissertation is to propose a new approach to improve the forecasting methods with regards to the lifespan of the mechanical parts of a turbofan engine. Probability models and statistical methods are introduced into the mechanical analyses to take into account the uncertainties on the parameters that influence the lifespan. Two very important subjects are developed in this doctoral thesis. The first one is about modeling the dependence of data, that are the inputs of the lifespan’s numerical simulator. The second subject handles with the estimation of extreme quantiles, that we estimate from the outputs of the simulation. The input parameters for a deterministic mechanical computation (length and depth of a defect) are represented by realizations of random variables. This asks for a modeling of their dependence, independently of their marginal law. The theory of copulas and the Cox’s models supply the natural frame of this study. So, we developed a new model to estimate the dependence’s structure of a vector describing the geometrical properties of defects. Copulas permit to model the dependence between the components of the vector, whereas the Cox’s model permits to model the effect of a covariable on the marginal laws of these components. In this PhD dissertation, we are also interested in response surfaces or surrogate models allowing to simplify the lifespan’s mechanical simulation. Designs of experiments are considered and we are more focused in the quantile regression. An emphasis is made on the estimation of the extreme quantiles