Essais & Simulations 152

DOSSIER MÉTHODES

DOSSIER MÉTHODES Corrélation d’images pour l’analyse vibratoire : application à un vérin de train d’atterrissage La corrélation d’images numériques (ou DIC) est bien connue pour ses applications statiques, mais dans les bonnes circonstances, elle est également applicable aux essais de dynamique vibratoire. Dans le cadre de la mise au point de vérins toujours plus performants, Safran Landing Systems (SLS) doit s’assurer de l’intégrité de ses systèmes lors de leurs mises en service. Dans cette optique, l’essai en question est dédié aux essais dits de « vibration vérin », qui visent à contribuer au développement de modèles de calcul prédictifs pour ces structures afin d’accélérer leur développement. Des essais de vibration sur un vérin hydro-mécanique ont été réalisés avec un suivi par stéréo-corrélation d’images. Le but de ces essais est de réaliser un suivi des sollicitations préconisées par la norme correspondante, cela de manière à s’assurer des performances de la structure tout en garantissant la sécurité des passagers. L’objectif est de quantifier les déplacements imposés par le pot vibrant par stéréo-corrélation. Des essais de vibration sur deux axes et deux modes de résonance sont réalisés sur un vérin sous pression afin de mesurer la flèche maximale de la structure, et de s’assurer de la validité du modèle numérique correspondant. En effet, de tels essais sont coûteux; et les niveaux préconisés par les normes de validations sont sévères et peuvent occasionner des dommages sur les structures testées lorsque celles-ci sont amenées à rupture. Suivant les indications de la figure 1, une paire de caméras haute vitesse (1000 images/secondes, 2048×2048 pixels) a donc été positionnée en vis-à-vis du vérin en cours d’essai (cf Fig. 1). Grâce à l’utilisation du logiciel EikoTwin DIC, il est possible d’effectuer la mesure directement sur le modèle d’éléments finis (FE) fourni par la simulation et de comparer directement les résultats de la mesure et de la simulation vibratoire avec ce modèle. La flèche maximale attendue se trouve en effet sur le haut du cylindre principal (en rouge sur la Fig. 2) Une zone d’étude réduite a donc été déterminée, c’est sur cette zone que l’analyse et la comparaison ont été effectuées lors de l’étude. Ces essais présentent un rapport signal/bruit en déplacement favorable à l’analyse par DIC. Figure 2 - zone d’étude Figure 1 - Montage de mesure autour du pot vibrant Les essais de vibrations étant relativement longs (plusieurs dizaines de minutes) et les caméras rapides ne pouvant enregistrer que quelques secondes, trois enregistrements ont été réalisés pour chaque axe et chaque mode propre en début, milieu et fin de vibration, respectivement. La courbe sinusoïdale du mode vibratoire est bien captée par le système de DIC (voir Figure 3). 42 I ESSAIS & SIMULATIONS • N°152 • Février - Mars - Avril 2023

MESURES La mesure a permis de montrer que les champs de déplacement obtenus lors de la mise en vibration du vérin sont homogènes et cohérents avec les prédictions du modèle numérique. De plus, grâce à l’affichage des mesures sur le modèle EF, il est possible de récupérer la valeur maximale de la flèche à la position prédite par la simulation et de valider ainsi le modèle pour les quantités d’intérêt sélectionnées. Il a ainsi été noté qu’au cours de l’essai, les fréquences des modes propres ont glissé et se sont avérées différentes de celles prédites par la simulation. Cela pourra avoir un impact sur les amplitudes des déplacements obtenus et donc sur la comparaison calcul/essais, qui devra prendre en compte ce paramètre. « Les images réalisées par les caméras rapides ont permis de mettre au jour cette rotation de la structure et ainsi d’apporter des informations qualitatives importantes sur l’assemblage du vérin, et qui aurait pu passer inaperçu même après les essais. » Figure 3 - résultat de mesure Il est possible de comparer les déplacements obtenus au point d’intérêt avec les prédictions de la simulation. Les résultats sont rassemblés dans les tableaux 1 et 2, pour les axes 1 et 2 respectivement. On peut voir que lors de la première prise d’images, les déplacements obtenus sont proches de ceux prédits par simulation. La fréquence et l’amplitude montrent une diminution au cours de l’essai (prise d’images « au milieu ») suivi d’une remontée de l’amplitude sur la fin du cycle de vibration, qui se retrouve pour les deux axes. Il est à noter que ce type de mesure permet souvent de mettre en avant un comportement inattendu. Ici, une rotation d’une partie du vérin a été mise en évidence qui n’avait pas été prédite par le modèle numérique, comme le montre la Fig. 4. Ce comportement peut avoir plusieurs origines mais n’était pas visible à l’œil nu lors de la mise en vibration de la structure. Les images réalisées par les caméras rapides ont permis de mettre au jour cette rotation de la structure et ainsi d’apporter des informations qualitatives importantes sur l’assemblage du vérin, et qui aurait pu passer inaperçu même après les essais. Figure 4 : illustration de la rotation pendant l’essai Tableau 1 : Moyenne des déplacements obtenus pour l’axe 1, en mm Tableau 2 : Moyenne des déplacements obtenus pour l’axe 2, en mm En résumé, la mesure DIC réalisée a permis de confirmer que les champs de déplacement expérimentaux sont homogènes et cohérents avec les prédictions de la simulation numérique du comportement vibratoire. Ces essais sont encourageants et fournissent des résultats qualitatifs et quantitatifs dans des zones d’études préalablement jamais mesurées, permettant d’enrichir et d’optimiser le modèle numérique du vérin et d’améliorer la confiance dans ces modèles vibratoires complexes ● Floriane Soulas Ingénieure R&D chez EikoSim ESSAIS & SIMULATIONS • N°152 • Février - Mars - Avril 2023 I43