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Essais & Simulations n°104-105

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Dossier : Essais virtuels

Essais

Essais virtuels DR Le modèle de Branin nous donne les expressions des tensions reçues sur les entrées de l’équipement 2 : Les paramètres ζ et η sont obtenus par le rapport entre la longueur de la ligne et la vitesse de groupe dans la ligne. La métrique déduite de ce schéma a pour composante de couplages dans l’espace des mailles : Chaque élément de ce tenseur est luimême un tenseur 4x4 après changement de base de l’espace des branches vers l’espace des mailles. Si l’on installe ce système dans un autre environnement où les longueurs des liaisons évoluent, une transformation s’opère sur le tenseur Zs précédent pour modifier les constantes de retard ζ et η. La transformation est similaire à celle réalisée pour le transformateur si ce n’est qu’elle a pour but de changer la longueur – elle correspond donc à une dilatation – et non un angle de rotation. Le changement de l’espace des branches à l’espace des mailles permet de passer dans un espace de description plus pertinent pour le problème à traiter. Pour réaliser ce changement, on crée une matrice de connectivité L qui relie les courants de branches aux courants de mailles. Dans notre exemple, les branches 1 et 2 appartiennent à la maille 1, les branches Figure 1. 3 et 4 à la maille 2, etc. La connexion est donc définie par une matrice faite de “1” là où courants de branches et de mailles coïncident et de “0” là où ils ne coïncident pas. C’est une autre capacité de l’algèbre tensoriel de profiter d’un invariant pour autoriser l’expression des éléments dans différents espaces sans changer les résultats. La transformation pour un tenseur d’ordre 2 suit toujours une forme du type : Z=L’ZL. z restant intrinsèquement le même objet mais vu suivant des bases variées. Que les sources soient internes ou proviennent de couplage avec le champ ne change rien à la démarche. On peut toujours passer d’une architecture à une autre par des transformations. Conclusion La démarche “appliquer des règles et valider en essai” n’est plus acceptable pour les systèmes complexes modernes. L’idée de virtualiser les conceptions amont est incontournable pour répondre aux besoins de maîtrise des risques, les essais ne démontrant pas la couverture effective de test vis-à-vis de la multiplicité des contraintes électromagnétiques dans les environnements d’aujourd’hui. L’outil mathématique de l’algèbre tensorielle fournit les bases formelles pour développer une théorie qui permette de démontrer les performances atteintes dès les phases de conception. Son implémentation en outils d’aide à la conception en est à ses débuts, mais l’ingénieur peut déjà y travailler par l’usage d’outils plus spécialisés mais offrant des premières plateformes de simulation pour la prédiction des risques et la gestion des Abstract This paper presents the interest of virtual means in the skill of electromagnetic compatibility of complex systems. These techniques can allow to make some links between the approaches at equipment level and the expected performances at system level. These techniques can also allow to justify the allocation of constraints. Firstly, we propose a definition of the concept of virtualisation, with a reminder of the differences between real, theoretical and virtual worlds. Afterwards, we try to list the difficulties in the use of the virtual tools to approach the knowledge of “diakoptics”, knowledge originally introduced by Gabriel Kron. This notion has for object to divide a complex system in simpliest and coupled subsystems. The tensorial network analysis, which is a mathematical basis for this technique, gives all the means for the division and the building of the links between systems and subsystems. We show how the virtual tools using this algebra will allow to fully study during the design phase the interactions between a system and its environment and how these interactions are cascaded at equipment level. At the end of this paper, we present the large potential capabilities of the future virtual tools and we conclude on the mandatory use of these features in order to exit of the no future behaviours where the tests are not able to give the understanding and the solution of badly designed system since the debugging is made after the design phase. incertitudes. Les essais ne doivent plus être que des validations sur des cas particuliers choisis et justifiés, qui synthétisent le travail effectué en amont. Cela constituera de plus l’occasion de redonner aux essais toute l’attention qu’ils méritent et la qualité qui leur est due plutôt que de multiplier ces essais dans des approches de déverminages et d’investigations menées dans l’urgence et dans l’idée de résoudre des problèmes de non-conformités découvertes lors de tests qui devaient être originellement des tests de qualification ● (9) Gerac, Trappes, olivier.maurice@gerac.com. Olivier Maurice (9) E SSAIS & S IMULATIONS ● OCTOBRE, NOVEMBRE, DÉCEMBRE 2010 ● PAGE 20

Essais virtuels Aerospace Virtual Vibration Test System for the Satellite Abstract : the virtual vibration test can prefigure the test result for the test design. The vibration test system is studied firstly. According to the facility and the transfer of signal, the system is divided into 5 subsystems. The simulation method for the virtual vibration test system is determined by the characteristic of every subsystem. Secondly, the simulation methods for the shaker and the vibration control system are introduced. Finally, connecting the FEM of a satellite, the virtual vibration platform for the satellite has been built. A series of the virtual vibration test have been done in the virtual vibration platform. The procedures of the virtual tests are the same as the real tests. The numerical results are compared with those from the real test, and the results show that the two of them are agree well. The system and platform will be more important in the satellite development. Introduction The vibration test is important in the satellite development. The capabilities of the satellite in the environment are evaluated by the test. But by the test conditions, test objects, test time limits, shaking table test can not achieve the desired objectives. With the structural design and technological development, the virtual vibration test is an effective measure of these problems; the technology is becoming the forefront of applied research topics 1 . The virtual vibration test system is built by this technology. The system is helpful to the design of the satellite and the vibration test that the responses of the important points will be got before the test; the results of the high level vibration will be forecasted by the results of the low level vibration. The system contains ALL of the subsystems in the vibration test. The virtual vibration test can prefigure the test results. The results are very close to that of the real test. Analyze the vibration test system Vibration test is usually accomplished using a shaker, as shown by the schematic diagram in fig. 1. According to the facility and the transfer of signal, the system is divided into 5 subsystems: the Mots-clés Virtual vibration test, satellite, FEM (Finite element model), shaker control, transfert fonctions. vibration controller, power amplifier, shaker, control sensor, the filter and amplifier. The satellite is secured to the shaker by the fixture. The vibration controller’s output signal is amplified by the power amplifier, and the signal enters the shaker. The shaker began to vibrate with the fixture and the satellite. The acceleration responses are transferred to the electronic signals by the control sensors. These signals enter the computer through the filter and the amplifier. The vibration controller compares the average of the control signals with the test condition, and exports the fit output signal to the power amplifier. The power amplifier The power amplifier is the important device in the vibration test system. It is the power source of the system. The amplifier system receives the output voltage signal of the vibration controller, and gives the enough, undistorted current signal to the shaker that drives the vibration of the satellite and the fixture. The transfer function of the power amplifier is the ratio of the current signal to the shaker and the voltage signal from the controller. DR Figure 1: the vibration test system. Figure 2 shows the transfer functions of the power amplifier in a satellite centre tube test and a satellite test. As shown from the two graphs, the transfer functions of the different structure are the same. It is indicated that the transfer function of the power amplifier is independent of the test structure. The curves of the different levels are the same E SSAIS & S IMULATIONS ● OCTOBRE, NOVEMBRE, DÉCEMBRE 2010 ● PAGE 21

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