Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Paul-Eric DUPUIS : Docteur de l'École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace - Responsable du département Essais mécaniques à la société Intespace
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les vibrations font partie intégrante de notre univers. Le moindre mouvement entraîne des vibrations d'amplitude et de durée variables, depuis l'oscillation lente d'un pont suspendu excité par le vent jusqu'au choc engendré à l'atterrissage par un avion, en passant par le bruit des moteurs de nos voitures. Cet environnement vibratoire est ressenti par l'ensemble des équipements que nous utilisons dans la vie courante et peut engendrer des dysfonctionnements allant jusqu'à la destruction du matériel en question.
C'est ainsi qu'est né le besoin de certifier les structures au travers d'une série d'essais représentatifs de l'environnement vibratoire rencontré par un produit au long de son cycle de vie. La grande diversité des situations rencontrées engendre un large éventail d'essais de nature très différente, ce qui oblige l'opérateur d'un essai de vibrations à utiliser un matériel de mesure tout aussi diversifié.
Le but de cet article est de permettre au néophyte de comprendre quels sont les éléments importants à prendre en compte dans le choix du matériel de mesure, puis, à partir des résultats obtenus, comment les exploiter en évitant les pièges d'une mauvaise interprétation.
Pour cela, après un bref rappel de quelques principes de dynamique des structures, les différents types d'essais de vibrations sont évoqués de manière à mettre en évidence leurs spécificités tant dans les paramètres de mesure que dans le traitement des résultats.
Les différents constituants d'une chaîne d'acquisition sont ensuite détaillés car il est nécessaire de comprendre les avantages et les inconvénients des divers matériels pour faire un choix adapté. L'interprétation des résultats de mesure est une étape indispensable car on ne peut exploiter que ce que l'on sait interpréter.
À titre d'information, la chronologie d'un essai de vibrations est retracée, ce qui permet de restituer chaque étape dans un cadre concret.
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Chronologie d’un essai
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5. Exploitation des résultats d’essais
5.1 Cycle d’évolution d’un matériel
Afin de bien comprendre l'intérêt des essais de vibrations, il semble judicieux de les situer dans le cycle que va connaître un matériel au long de son évolution (figure 28).
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La première phase est celle de l'élaboration du produit : le matériel est conçu et construit. Il est fréquent, lorsqu'il s'agit d'un matériel coûteux, de fabriquer un modèle structural représentatif de la structure qui va permettre de dégrossir son comportement dynamique sans risque.
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La deuxième phase peut être effectuée en parallèle avec la phase 1. Elle consiste en la création d'un modèle mathématique représentatif du comportement dynamique du matériel. Il est à noter que si modèle s'entend au sens large, la plupart du temps, la technique des « éléments finis » est utilisée pour obtenir une modélisation fine sur une bande de fréquence étendue. Dans les cas simples, cependant, où l'intérêt ne se porte que sur quelques modes en basse fréquence, il peut être utile d'utiliser un modèle moins sophistiqué et de résoudre les équations à l'aide d'outils adaptés spécifiquement.
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La troisième phase du cycle est celle de la campagne d'essais qui va permettre de certifier que le matériel sera opérationnel dans des conditions réelles d'environnement. Le programme de cette campagne est élaboré à partir des mesures effectuées sur des matériels plus anciens en conditions réelles d'utilisation. Certaines de ces mesures peuvent même avoir servi à l'élaboration de normes qui permettent de donner des valeurs repères, admises par tout le monde, sur les principaux paramètres de ces essais. Normes et expérience antérieure sont donc les deux éléments qui permettent à l'opérateur de concevoir la séquence d'essais adéquate.
Dans le cas d'une qualification ou d'une recette, les résultats après essais sont comparés aux spécifications et trois cas se présentent alors :
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les niveaux demandés sont atteints et les tests fonctionnels...
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Exploitation des résultats d’essais
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - IMBERT (J.-F.) - Analyse des structures par éléments finis - , 3e édition, Cepadues (1991).
-
(2) - GIRARD (A.) - Dynamique des structures. Techniques d’analyse et d’essais B 5 150 - . Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique (1997).
-
(3) - GIRARD (A.), DUPUIS (P.-E.) , BUGEAT (L.-P.) - Improved schock characterization - . European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Mechanical Testing, Braunsghweig, Allemagne (4-6 novembre 1998).
-
(4) - DUPUIS (P.-E.) - Recalage et optimisation de modèles éléments finis en dynamique avec amortissement - . Thèse de doctorat de l’École nationale supérieure de l’aéronautique et de l’espace, Toulouse (juin 1992).
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(5) - BENDAT (J.-S.), PIERSOL (A.G.) - Random Data : analysis and measurement procedures - . John Wiley & Sons (1971).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Capteurs
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Capteurs à fibres optiques. Techniques de l’Ingénieur
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Mise en œuvre des procédés électroniques dans les techniques de mesure
NORMES
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Normes fondamentales. Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie - NF X 07-001 - 12.1994
-
Relations clients - fournisseurs. Qualité des essais. Lignes directives pour demander et organiser des essais. - NF X 50-142 - 12.1990
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Recueils de normes françaises « Chocs et vibrations mécaniques » 3e éd. - NF X 50-142 - 1987
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Recueils de normes françaises « Essais et analyses. Maîtriser la conception et la réalisation ». - NF X 50-142 - 1998
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Annexe : Traitement du signal. - GAM-EG-13 - 11.1995
ANNEXES
Les caractéristiques de quelques capteurs commerciaux courants sont données dans les tableaux , et .
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