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3 years ago

Essais & Simulations n°109

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Les essais aggravés : où en sommes-nous ?

Chacun dispose d’un

Chacun dispose d’un potentiel de charge de 1.5 méganewton pour la simulation de la charge axiale statique ainsi que des moments dynamiques dus à l’inclinaison et à la giration. Cette inclinaison et cette giration sont comparables à une tête que l’on lève ou baisse en même temps qu’elle tourne. Des sollicitations complexes pour les éoliennes DR Jürgen M. Geißinger, président du comité directeur de Schaeffler AG, voit dans cette opération l’opportunité pour l’entreprise de se préparer aux exigences globales des énergies renouvelables grâce à ses pro - duits et à un positionnement désormais orienté vers les marchés émergeants. « Parallèlement à l’énergie éolienne, l’éner - gie solaire ainsi que les énergies marémotrices et houlomotrices gagnent en importance. Nos solutions contribuent fortement à la rentabilité et à la fiabilité de ces nouvelles technologies », expliquait le Dr. Geißinger. Un principe de fonctionnement appliqué à des roulements de grande dimension Le banc d’essai simule, au plus près de la réalité, les charges statiques et dynamiques ainsi que les moments qui s’exercent sur les roulements du rotor et sur les couronnes d’orientation. Toutes les conceptions de roulements de rotor pour éoliennes d’une puissance allant jusqu’à six mégawatts peuvent ainsi être testées. Les analyses fonctionnelles fournissent des renseignements sur la cinématique du roulement, sa température et son comportement au frottement, sur les contraintes et les déformations. Les données nécessaires à cette analyse sont recueillies au travers de plus de 300 capteurs fixés sur et à l’intérieur des roulements. Le composant le plus important du banc est le châssis reprenant les charges. Quatre vérins hydrauliques asservis radiaux et quatre axiaux y sont fixés. Ils génèrent les charges et moments réels qui s’exercent sur une éolienne. Les vérins radiaux simulent la masse d’un moyeu de rotor avec ses pales; les vérins axiaux génèrent les charges dues au vent. Dans les grandes installations, le rotor et le moyeu peuvent peser plus de 100 tonnes. Cette masse s’exerce sur le roulement et génère une charge radiale statique ainsi que les couples de basculement statiques. Les quatre vérins radiaux sont dimensionnés en conséquence. Chaque vérin peut exercer une charge maximale d’un méga newton correspondant à une masse de 100 tonnes. Les vérins axiaux sont encore plus puissants. Par l’intermédiaire de la chaîne cinématique et de ses trains planétaires, diverses vitesses de vent peuvent être simulées. Les vitesses typiques se situent entre quatre et vingt tours par minute. Néanmoins, des vitesses nettement plus élevées sont possibles. Le châssis support représente la liaison avec la gondole de l’éolienne. Il est bien connu que le vent est rarement constant en intensité et en direction. Il agit avec une intensité variable et à divers endroits de l’éolienne. S’il agit en haut ou en bas des pales du rotor, il provoque un moment dynamique de basculement. Si le vent tourne ou souffle plus fort par le coté, apparait en plus un moment dynamique de giration. Les éoliennes sont soumises à des sollicitations particulièrement complexes du fait de conditions de vent qui varient constamment. Une tâche herculéenne non seulement pour le banc d’essai et les huit vérins qui simulent en interaction toutes les charges et moments réels, mais également pour Sara qui assure l’asservis - sement automatique des nombreux paramètres de mesure, de régulation et de pilotage. Sara signifie « Schaeffler Automation System for Research & Development Applications » et détermine les valeurs de consigne en fonction des charges dues au vent, asservit les servocommandes à dynamique élevée des vérins, pilote et régule toutes les unités, veille à la mesure et à l’enregistrement de toutes les données. Ce système capable de recueillir les mesures télémétriques provenant du roulement, visualise toutes les valeurs recommandées, effectives et limites, exploite les valeurs mesurées et établit le procès verbal ● E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 0

La Vie de l’ASTE et du GAMAC Compte rendu de la troisième journée thématique organisée par l’ASTE au CEA-CESTA Le mercredi 07 mars 2011, le CEA-Cesta implanté au Barp en Aquitaine a accueilli l’ASTE pour sa troisième journée thématique 2011 consacrée à la durée de vie des matériels. Après une présentation des activités du CEA- Cesta par Jeanne Garat et une présentation des activités de l'ASTE par Bernard Colomies (vice-président), Antonio Cosculluela a fait une présentation sur la méthodologie utilisée au CEA pour la garantie par la simulation numérique de l’intégrité mécanique des structures basée sur l’exemple des conteneurs. Dans le cadre de cette démarche les essais sont moins nombreux mais mieux instrumentés et permettent de valider partiellement les modèles numériques utilisés pour prévoir le comportement des matériaux et structures. Ensuite Lambert Pierrat (LJ-Consulting), fort de ces nombreuses années d’expérience dans le domaine nous a présenté une vision très complète de l’utilisation des modèles physiques de dégradation qui conduisent à l’estimation probabiliste de la durée de vie sur les composants électroniques. Cette synthèse, très difficile et courageuse à faire en ½ heure a suscité de nombreux échanges fort intéressants. Après une courte pause, Guillaume Huchet et Fabien Pilon (CEA LR) ont présenté la démarche visant à établir des programmes de vieillissement en environnement sur les matériaux utilisés par le CEA. Cette dé - marche permet d’établir des modèles de prévision de durée de vie en fonction du profil de vie. Le dernier exposé technique, réalisé par Alexis Repellin (EADS-Astrium), concerne une application industrielle de la détermination de la tolérance au dommage sur une structure du lanceur en composite. Cet exposé présente aussi la réalisation d’essai sur échelle réduite et la qualification par calcul de l’équipement à l’échelle 1. Ensuite, Jean Lajzerrowicz a réussi à nous présenter de façon synthétique (15 min) et imagée, l’objectif et le principe de fonctionnement du Laser Méga Joules. La cinquantaine de participants a ensuite partagé un déjeuner propice aux échanges et prises de contacts avant de visiter les installations du CEA. Le directeur du CEA, Jean-Pierre Giannini, nous a fait l’honneur de partager le repas et nous l’avons remercié de l’accueil et de l’organisation qui a contribué à la réussite totale de cette journée. Un groupe a visité les moyens d’essais dédiés à simuler l’environnement normal (grande centrifugeuse, moyens thermiques, moyens mécaniques) et un autre groupe a visité les moyens disposés sur le Terrain d’Expérimentations Extérieur du CEA (TEE) de Lugos, dédiés à simuler l’environnement accidentel (canon, tours de chutes, moyen d’incendie..). Comme le soulignait un participant : “il faut voir cela au moins une fois dans sa vie...”. Après un rapide débriefing, les visiteurs sont partis satisfaits ainsi que l’a démontré l’enquête de satisfaction ● DR E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 4 1

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