Essais & Simulations n°127

essais et modélisation

essais et modélisation développement filtrage des voies de mesure pour la simulation des essais en vibration des satellites Les essais en vibration des satellites font partie intégrante de la qualification des satellites. Cependant, des phénomènes de battements apparaissent systématiquement au voisinage de certains modes très faiblement amortis. Pour anticiper les réglages du système de pilotage du vibreur, Thales Alenia Space a développé un simulateur qui fonde ses prédictions sur une identification des fonctions de transfert à partir d’essais de très bas niveaux. Une telle approche est certes tolérante au bruit de mesure lorsqu’il est assimilable à un bruit blanc mais en l’occurrence, il peut arriver que certaines voies de mesure soient localement perturbées et posent problème pour l’identification. Nous présentons donc un type de filtrage qui Références [1] Roy N. & Girard A. (2012). Revisiting the Effect of Sine Sweep Rate on modal identification (CD-ROM) 12th European Conference on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing, ESTEC, Noordwijk, Netherlands. [2] Nali, P., Bettacchioli, A. (2014) Beating phenomena in spacecraft sine test and an attempt to include the sine sweep rate effect in the test-prediction (CD-ROM), 13th European Conference on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing, Braunschweig, Germany. [3] Naisse, C. & Bettacchioli, A. (2012), Simulation des essais en vibrations de satellites à partir de l’analyse modale d’une réponse bas niveau, A.S.T.E. n° 111, p. 42-46. [4] Bettacchioli, A. (2014) Simulation of satellite vibration test (CD-ROM), 13th European Conference on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing, Braunschweig, Germany permet d’éradiquer l’effet de telles perturbations et de reconstituer localement le premier harmonique du signal sans altération de la phase. cONTExte Les essais en vibrations des satellites permettent de simuler les agressions mécaniques que subissent les satellites au cours de leur lancement. Ils sont en cela une étape obligée à la fois pour la qualification mais également pour vérifier les modèles prévus et utilisés au cours de la campagne d’essais par les analystes mécaniques. Les tests se font sur pot vibrant pour l’axe longitudinal du satellite (voir photo) ou sur une table couplée au pot pour les axes transverses. La rampe sinusoïdale balaie généralement la plage de 5 à 100 ou 150 Hertz à raison de 3 ou 4 octaves par minute. Si de tels essais sont relativement simples lorsque les amortissements des modes de structure sont supérieurs à 1 %, ils présentent de réelles difficultés de mise en œuvre lorsque certains modes sont très faiblement amortis. En l’occurrence pour les satellites, le premier mode de structure et les modes de réservoirs occasionnent des battements particulièrement marqués. Quelques articles relativement récents [1] [2] ont décrit ces phénomènes et montré comment la vitesse de balayage en fréquence pouvait contribuer à l’augmentation de leur amplitude. C’est bien évidemment le contrôle du vibreur qui, s’il présente l’avantage d’une grande simplicité, ne permet pas d’éradiquer lesdits battements, et dans ces conditions, Thales Alenia Space développe un simulateur des essais en vibration qui permet, à partir de résultats d’essai de bas niveau, de prédire les niveaux supérieurs [3] [4] pour ajuster au mieux leurs stratégies de test. Une telle démarche qui se fonde sur l’identification de fonctions de transfert comme si l’ensemble du système « satellite + interface mécanique + vibreur + amplificateur » était une simple boîte noire, requiert évidemment des mesures correctes, c’est-à-dire, exemptes de perturbations autres que celles assimilables à un bruit blanc inhérent à l’instrumenta- 16 IESSAIS & SIMULATIONS • N° 127 • Janvier-Février 2017

essais et modélisation 4-7 AVRIL 2017 EUREXPO LYON Satellite sur pot vibrant pour un essai selon l’axe Z tion. Cependant, la réalité se révèle parfois différente et les mesures peuvent accuser localement des distorsions sévères. Si la courbe du bas ne fait apparaître que quelques valeurs aberrantes, celle du haut présente un signal qui est visiblement le résultat de l’addition du signal réel à mesurer (relativement proche d’une sinusoïde comme le montre la courbe au-dessous) avec une réponse dont l’allure est proche d’une décharge dans un circuit RLC. Influence d’une distorsion de signal sur l’identification Sans entrer dans les détails du traitement du signal inhérent à l’identification (voir [4] pour cela), le fait qu’elle repose de façon classique sur la minimisation d’un critère quadratique la rend particulièrement susceptible aux types de perturbations qui viennent d’être présentés. Pour nous en convaincre sans une démonstration rigoureuse, il suffit de considérer qu’une seule mesure s’écartant de sa valeur de 100 fois l’écart type de du bruit augmente la valeur du critère d’environ 1002 = 10 000 22 000 DONNEURS D’ORDRES 900 INDUSTRIELS LE FUTUR DE L’INDUSTRIE SE CONSTRUIT AVEC VOUS… WWW.INDUSTRIE-EXPO.COM Avec le soutien du ESSAIS & SIMULATIONS • N° 127 • Janvier-Février 2017 I 17