Essais & Simulations n°113

Dossier

Dossier Essais et Modelisation Biographie R1 Hydra, Hydraulic Vibration System, Facility Description – Document référence ETS-MECH-Hydra-315 R2 R. Salles, O. Thoma, P-E. Dupuis, A. Cozzani – “New Control System of Hydra 6DOF Shaker” - 12th European Conference on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing – ESTEC – Noordwijk – The Netherlands – 20-23 March 2012 fréquence et bien sur l’utilisation de fichier défini par l’opérateur pour réaliser des essais à 6 ddl. Cette campagne permit de mettre en lumière toutes les qualités opérationnelles du nouveau moyen sans qu’aucun problème majeur ne soit décelé. Par sa nouvelle facilité d’utilisation, un gain de temps de 20 à 30 % sur la réalisation des essais fut même constaté. Les campagnes d’essais Les premiers clients ne se sont pas fait attendre. Opérationnel fin Juin 2011, le moyen reçu son premier spécimen à tester en août de la même année. Il s’agissait d’un transformateur électrique pour une motrice de chemin de fer à vibrer selon les 3 axes selon la norme CEI 61373. Le spécimen faisait 4 m sur 3 et pesait 10 t (Fig. 5). L’adaptateur mécanique permettant de connecter le spécimen au moyen d’essai, était composé de 6 piliers massifs Figure 5 : Transformateur en essai sur Hydra en acier pesant au total quelques 2400 kg. Une des grandes difficultés de ce genre d’essai est la manutention des outillages et du spécimen. Il s’agit en effet de structures pesantes manipulables uniquement au pont (le hall d’essai possède un palan de 32 t de capacité avec une hauteur sous crochet de 18 m) et qu’il faut aligner avec précision. En effet, les adaptateurs sont vissés à la table vibrante et une fois ceux-ci en place, il faut s’assurer que le spécimen, vissé de la même manière sur ces adaptateurs, va venir s’aligner très exactement sur les trous prévus à cet effet et qui n’ont généralement qu’une tolérance inférieure au millimètre. Pour les cas les plus complexes, ETS peut faire appel au service métrologie de l’ASE, qui dispose de lasers permettant un alignement très précis des grandes structures. La réactivité des personnels travaillant sur le même site a permis de défaire des situations difficiles qui se découvrent souvent au dernier moment, soit que le model de la structure ne soit pas parfaitement représentatif du spécimen réel, soit que la séquence de montage n’ait pas envisagé tous les cas de figure. Ces mêmes outillages sont aussi une difficulté en soit, car ils doivent être suffisamment rigides pour transmettre l’accélération de la table vibrante au spécimen sans atténuation. Cela veut dire qu’ils doivent avoir une transmissibilité de 1 sur l’ensemble de la bande de fréquence de l’essai. Compte tenu de la taille de la structure qu’ils supportent, ils sont souvent très massifs. Tout le savoir-faire du bureau d’étude est alors d’optimiser le rapport raideur Figure 6a : Baie de Commande insérée dans l’adaptateur de vibration sur Hydra sur masse de manière à obtenir un ensemble cohérent avec la spécification d’essai. Le moyen de vibration Hydra a aussi un gros avantage en cela qu’il dispose d’une vaste plateforme (5.5 m de diamètre) capable d’accueillir ces larges adaptateurs. Un très bon exemple est celui de cette baie de commande électrique de 3.75 m de long, 1 m de large et 2 m de hauteur, pesant 3,3 tonnes, utilisée sur une motrice de chemin de fer (Fig. 6a). L’adaptateur devait reprendre les points d’attache réels, situés à la base de la baie mais aussi en partie haute tout en assurant une rigidité telle que la première fréquence de résonance de l’ensemble monté sur le moyen d’es- Figure 6b : Modèle de la Baie de Commande enserrée dans l’adaptateur de vibration Essais & Simulations • AVRIL 2013 • PAGE 56

Dossier Essais et Modelisation Figure 7 : Coupe-Circuit de ligne Haute Tension en essai sur Hydra sai ne soit pas inférieure à 100 Hz. Le calcul effectué par le bureau d’étude du centre d’essai, à partir des modèles du spécimen fourni par le client (Fig. 6b) et du moyen, a permis de concevoir et de réaliser un adaptateur dont la première fréquence propre mesurée en cours d’essai a été de 104 Hz, parfaitement conforme au cahier des charges. À noter le poids de ce dernier qui avec ses cinq tonnes était bien supérieur trois tonnes est situé en haut d’un mât de huit mètres de hauteur pesant environ deux tonnes. L’ensemble ressemble à un énorme marteau posé verticalement sur son manche (Fig. 7). La reprise du couple de basculement associé nécessite alors des efforts que peu de moyens au monde sont capables de fournir. Les essais se sont déroulés parfaitement à la grande satisfaction du client. au poids du spécimen à tester. Un autre type d’essai amener à être réalisé sur Hydra est l’essai sismique. Parmi les structures testées, la plus Futurs développements La plateforme de vibrations 6 axes Hydra, depuis la mise à jour de son commande emblématique est le coupe-circuit contrôle, connait un grand suc- électrique pour ligne à haute tension vibré mi-2012. Le spécimen pesant cès. Les améliorations apportées ont permis une meilleure opérabilité, maintenabilité et surtout fiabilité. Mais ces développements ont aussi été menés de manière à préserver l’avenir. En effet, le programme est parfaitement modulaire et conçu pour pouvoir évoluer. L’algorithme actuel de contrôle des vérins a été développé spécifiquement il y a une vingtaine d’année. Il fonctionne bien mais les progrès récents des techniques font qu’il existe maintenant sur le marché des algorithmes permettant un contrôle plus précis des accélérations injectées. Des études sont en cours actuellement pour essayer ces nouveaux algorithmes qui sont ajoutés au programme de manière simple (au plus proche du « Plug and Play ») en remplacement de l’actuel algorithme. Les premiers résultats sont prometteurs avec pour principale conséquence une très bonne amélioration de l’encastrement avec une forte diminution des mouvements parasites (« cross talk »). De quoi fournir à nos clients des services encore améliorés. Paul-Éric Dupuis European Test Services Managing Director Essais & Simulations • AVRIL 2013 • PAGE 57