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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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Conclusion
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6. Chronologie d’un essai
6.1 Préparation d’un essai
6.1.1 Choix du programme d'essai
L'essai de vibrations a pour but de déterminer le comportement d'un matériel soumis à une sollicitation mécanique représentant un ou plusieurs agents d'environnement. Il est ainsi possible de citer, par exemple, pour un essai les objectifs suivants :
-
le développement ou la mise au point d'un matériel nouveau ;
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la qualification qui a pour objectif de vérifier qu'un matériel est apte à ressortir indemne d'une sollicitation mécanique représentant un ou plusieurs agents d'environnement que ce matériel va rencontrer au long de son cycle de vie ;
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la réception ou recette qui doit vérifier que le matériel fonctionne dans des conditions d'environnement représentatives de la réalité.
De nombreuses normes viennent au secours de la personne désirant établir un programme d'essai de vibrations selon que le matériel est du domaine civil ou militaire, que le client est français ou étranger, etc. Le tableau A en indique quelques normes classiques et le lieu où il est possible de se les procurer.
Dans tous les cas, il est important de se rappeler que les normes ne sont là qu'à titre indicatif en tant qu'aide à la décision. Le choix du programme d'essai revient en fin de compte au demandeur et à lui seul. De la même manière, cette même personne doit répondre à des questions dont les réponses ne sont pas toujours indiquées dans les normes comme la configuration du matériel en essai, les conditions d'environnement (classe de propreté, humidité relative, température…) ou la définition de la pièce d'interface entre le vibrateur et le spécimen, par exemple.
HAUT DE PAGE6.1.2 Mise en place du spécimen
Une fois que le programme et la configuration d'essai sont bien définis, l'étape suivante est le choix du moyen d'excitation. Il paraît évident que le vibrateur doit être capable de passer les niveaux choisis, dans la bande de fréquence sélectionnée et en tenant compte de l’encombrement...
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Chronologie d’un essai
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
-
(5) - BENDAT (J.-S.), PIERSOL (A.G.) - Random Data : analysis and measurement procedures - . John Wiley & Sons (1971).
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...
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
-
Recueils de normes françaises « Chocs et vibrations mécaniques » 3 e éd. - NF X 50-142 - 1987
-
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 2, 3 et 4.
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