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Essais & Simulations n°111

Les moyens et les technologies de mesures dans les essais

Les moyens et les technologies de mesures dans les essais

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www.mesures-et-tests.com<br />

DOSSIER<br />

Spécial Mesurexpovision:<br />

Les moyens et les technologies<br />

de mesures dans les essais<br />

Page 42<br />

MESURES ET MÉTHODES DE MESURES<br />

La mesure 3D à l’honneur<br />

Page 18<br />

ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Le rôle croissant de la réalité<br />

virtuelle dans les opérations de test<br />

Page 26<br />

N° 111 OCTOBRE 2012 TRIMESTRIEL 20 €


Doit-on rendre les essais<br />

plus rentables ?<br />

Vaste champ de réflexion et de discorde pour les uns, une évidence pour les autres, la<br />

notion de rentabilité des essais et des tests de produits, d'objets manufacturés ou de<br />

véhicules semble s'être aujourd'hui imposée. Ce n'est une surprise pour personne,<br />

compte tenu de la concurrence grandissante dans les pays occidentaux comme sur les marchés<br />

émergents, de l'obsession de productivité à outrance, de réduction de coûts et de délais, et<br />

à plus forte raison du contexte de crise qui frappe l'économie mondiale depuis maintenant<br />

plusieurs années.<br />

Par ailleurs, les éditeurs de solutions en matière de simulation numérique poursuivent leurs<br />

efforts et proposent des gammes d'outils de plus en plus perfectionnés, simples et précis ;<br />

de quoi faire de la réalité virtuelle un complément à part entière des essais en environnement<br />

et de rendre, de fait, ces essais beaucoup plus économiques.<br />

Attention toutefois à ne pas faire de la rentabilité le seul et unique leitmotiv de toute une<br />

industrie. Car si l'aéronautique, en raison des petites séries et des « faibles » volumes mais<br />

aussi pour des questions de sécurité évidentes ne s'abrogera jamais des essais en plein vol,<br />

l'automobile en revanche, premier utilisateur d'outils de réalité virtuelle, poursuit son basculement<br />

vers la simulation. Des essais de sécurité type crash-test et essais sur route – la fonction<br />

première d'une voiture est-elle encore de rouler sur le bitume – sont, rassurons-nous,<br />

toujours effectués.<br />

Mais le « tout-électronique » à bord des véhicules, l'électrisation progressive des moteurs et<br />

les nouveaux matériaux présents dans toute la structure amènent de nouveaux problèmes<br />

qu'il est essentiel de prendre en compte, à commencer par les risques que peuvent causer<br />

les problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM). Par le passé, l'emballement de<br />

certains véhicules dû à leur régulateur de vitesses avait créé la polémique et provoqué une<br />

réelle frayeur chez un propriétaire de Renault Vel Satis alors « bloqué » sur l'autoroute à<br />

200 km/h. Plus récemment, c’est à bord d’une Toyota Prius que s’est posé le même problème,<br />

à 70 km/h cette fois.<br />

Quel qu'en fût l'issue de cette affaire, les ingénieurs ont dû revoir leur produit, consacrer<br />

davantage de temps sur la phase de tests et dépenser des sommes importantes, longtemps<br />

après avoir effectué les premières simulations. Pas si rentable que ça...<br />

Olivier Guillon<br />

E S S AI S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1


Actualités<br />

Entreprises & Marché<br />

Événement :<br />

Mesurexpovision 2012 : 4 salons en 1 ! ................................4<br />

Focus entreprise :<br />

Détecter les problèmes en imageant le bruit .........................6<br />

Spatial :<br />

Astrium prêt à lancer le satellite Spot 6 sur orbite ................8<br />

Équipements : L’AIA s'équipe d'un nouveau banc d’essai<br />

pour ses turbomoteurs .............................................................8<br />

Nomination : Un nouveau directeur<br />

pour le Centre spatial guyanais du CNES ...............................9<br />

Photovoltaïques : D'excellents résultats d'essais<br />

pour le module multi-cristallin d'ET Solar ...............................9<br />

Célébration : Turbomeca (groupe Safran)<br />

célèbre 35 ans de présence au Brésil..................................10<br />

Euriware choisit Micro Focus pour tester l’application<br />

de suivi de production d’Areva ..............................................10<br />

Événement : Le colloque de l'ENI du Val-de-Loire<br />

signe son grand retour ...........................................................11<br />

Produits & Technologies<br />

Plateforme : Un point sur l’excitateur multi-axes<br />

de l’Equipex lyonnais « Phare »..............................................14<br />

Axes linéaires : IAI lance la 4 e génération d’actionneurs<br />

linéaires électrique RoboCylinder..........................................17<br />

Événement : Virtual PLM'12 : L’ingénierie numérique au<br />

service du PLM........................................................................18<br />

Stratégie : L'avenir sourit à la simulation numérique..........18<br />

Regards croisés : Réalité virtuelle, prototypage virtuel –<br />

Quelles perspectives ? ...........................................................20<br />

Interview : Quel avenir pour la simulation 3D ?...................22<br />

Mesures et méthodes de mesures<br />

Dossier<br />

ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Moyens de mesure dans les essais :<br />

Simulation des essais en vibrations de satellites<br />

à partir de l’analyse modale d’une réponse<br />

bas niveau .....................................................................42<br />

Moyens de mesure dans les essais :<br />

Mise au point d’un banc de dilatométrie sous vide<br />

et influence de l’histoire thermique sur le coefficient<br />

de dilatation thermique d’un matériau sandwich ......47<br />

Moyens de mesure dans les essais :<br />

Étude aéro-vibro-acoustique d’une vitre latérale<br />

de voiture chargée par des fluctuations<br />

de pression aérodynamiques.......................................50<br />

Moyens de mesure dans les essais :<br />

Improving vibration environmental testing using<br />

a virtual shaker testing approach................................55<br />

<strong>Essais</strong> et modélisation<br />

Point de vue : Réduire le coût et les temps de cycle<br />

des tests physiques................................................................32<br />

Composites : Méthode de détermination d’essais<br />

dynamiques de composites ...................................................36<br />

Laboratoires :<br />

Le Ceti élargit la voie de la R&D dans le textile...................38<br />

L'interview : Joseph Merlet (Intespace),<br />

nouveau président de l'ASTE<br />

« L'ASTE doit se développer à tous les niveaux » .................40<br />

Des essais insolites<br />

Traquer les chocs même invisibles !<br />

Avis aux plaisanciers peu délicats .......................................61<br />

Outils<br />

Compte rendu : VCB & ASTELAB 2012.................................62<br />

Compte rendu : Journée Nexter - ASTE du 20 juin 2012....63<br />

Répertoire des annonceurs ...................................................64<br />

Innovation : L'Onera invente la photographie instantanée<br />

des ondes électromagnétiques .............................................24<br />

Technologie : La mesure 3D s'impose progressivement<br />

dans l'industrie.................................................................................26<br />

Avis d'expert : Mesure des positions relatives 3D et des<br />

diamètres de particules par FII ..................................................28<br />

ESSAIS & SIMULATIONS est la revue partenaire<br />

exclusive de l’ASTE (Association pour le<br />

développement des sciences et techniques<br />

de l’environnement).<br />

E S S A IS & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3


Événement<br />

Mesurexpovision 2012 :<br />

4 salons en 1 !<br />

Les quatre salons Carrefour de l’électronique, Mesuexpovision, Opto et RF&Hyper Wireless, créeront l’événement<br />

de l’innovation pour la recherche et l’industrie en se tenant conjointement les 23, 24 et 25 octobre prochains à<br />

Paris-Porte de Versailles.<br />

L’édition 2011 des salons Carrefour de<br />

l’électronique, Mesuexpovision, Opto et<br />

RF&Hyper Wireless s’était soldée par un<br />

succès et avait pu, de ce fait, démontrer<br />

la pertinence de leur rapprochement et<br />

leur concomitance.<br />

Grâce à cette nouvelle dynamique dans le<br />

développement des salons, les visiteurs<br />

découvriront en une seule visite des offres<br />

complémentaires et en parfaite synergie :<br />

capteurs, CEM, composants et sousensembles,<br />

équipements de production,<br />

fibre optique, instrumentation de mesure<br />

et de contrôle, laser, métrologie, photoniques,<br />

fabrication électronique, RF et<br />

hyperfréquences, solutions de vision, solutions<br />

optiques/optroniques, test & mesure<br />

et wireless. Ils étaient 8 380 visiteurs<br />

professionnels à sillonner en 2011 les<br />

allées des quatre salons qui rassemblaient<br />

au total 573 ex po sants français et internationaux.<br />

Véritable temps fort de la filière électronique,<br />

le Carrefour de l’électronique<br />

(CiEN), est un lieu de rencontres et<br />

d’échanges en France entre professionnels<br />

de l’industrie et de la recherche.<br />

Au-delà du traditionnel salon professionnel,<br />

de nombreux événements complémentaires<br />

vont être mis en place : des<br />

animations pratiques, des espaces<br />

conseils, des conférences techniques, l’innovation<br />

à l’honneur au travers de deux<br />

prix, un magazine d’information et une<br />

complémentarité avec la tenue en concomitance<br />

des trois autres salons.<br />

Cette édition 2012 rassemblera 220 exposants<br />

distributeurs, représentants, fabricants,<br />

sociétés de services, organismes<br />

et autres bureaux d’études.<br />

Près de 4 000 visi teurs sont attendus à<br />

ce seul événement ●<br />

Des tables pour éliminer les vibrations<br />

Spécialiste de l’isolation vibratoire depuis plus de trente<br />

ans – et présent sur le salon MesurexpoVision 2012 –,<br />

Bilz ® Vibration Technology supprime les vibrations<br />

émanant de machines vibrantes et assure la protection<br />

des machines les plus sensibles, notamment grâce aux<br />

tables antivibratoires dédiées aux domaines de l’industrie<br />

et de la recherche. Composées d’un marbre en<br />

granit et de quatre isolateurs pneumatiques très basses<br />

fréquences (1,5 à 6Hz), elles offrent une régulation de<br />

niveau au centième de millimètre et plus de 90% d’isolation<br />

contre les vibrations basses fréquences.<br />

Ces tables garantissent des résultats de mesure et des analyses fiables dans toutes les activités où les<br />

vibrations perturbent le travail. Sont concernés tout appareil destiné à être utilisé dans les laboratoires<br />

de mesure, salles de contrôle et unités de production (microscope, interféromètre, AFM, rugosimètre,<br />

contrôleur de forme, dispositif laser, appareils optiques, balances de précision...). Bilz s’applique à adapter<br />

ses tables aux besoins de tous les laboratoires. Proposées sur la base de versions standards, ces<br />

produits peuvent également être conçus sur mesure pour répondre aux diverses contraintes d’implantation<br />

du client.<br />

Mesurexpovision,<br />

en quelques chiffres<br />

3 jours d’exposition<br />

300 exposants.<br />

5 000 visiteurs de la mesure/instrumentation,<br />

des industries mécaniques, de l’automobile,<br />

l’aérospatial, l’aéronautique, la recherche, les<br />

laboratoires, les organismes de recherche,<br />

l’éducation, la formation, l’électronique industrielle,<br />

les services, le conseil, les bureaux<br />

d’études, l’énergie, l’environnement, sans<br />

oublier le militaire et la défense.<br />

8 cycles de conférences par des spécialistes<br />

sur les thèmes :<br />

- le climat et l’environnement,<br />

- CND,<br />

- holographie numérique,<br />

- métrologie,<br />

- nanosciences pour l’énergie,<br />

- télémétrie laser,<br />

- thermographie IR, vision.<br />

4 prix récompenseront les entreprises innovantes<br />

(Trophées de l’innovation, prix Yves<br />

Rocard, Prix d’Instrumentation de la division<br />

de chimie physique, Prix Jeunes Chercheurs).<br />

3 salons en synergie avec Mesurexpovision :<br />

Carrefour de l’électronique, Opto et RF&Hyper<br />

Wireless.<br />

Domaines couverts par les salons :<br />

. Les laboratoires d’essais<br />

. L’acoustique, les vibrations et les modélisations<br />

. La mesure<br />

. La simulation des environnements<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4


Le moniteur XY maXYmos BL de Kistler<br />

reçoit un nouveau logiciel compatible PC<br />

Le maXYmos BL de Kistler combine les mesures fournies<br />

par un capteur piézoélectrique ou à jauges de contrainte<br />

sur la voie Y avec une mesure de déplacement sur la voie<br />

X. Parmi ses fonctionnalités, la fonction de surveillance<br />

« bande de tolérances » permet d’envelopper la courbe<br />

de mesure. Pendant l’installation, la courbe de la bande de<br />

tolérance se positionne sur le contour extérieur d’un<br />

ensemble de courbes mesurées antérieurement et jugées<br />

« bonnes ». Le suivi automatique, qui peut être activé<br />

pour la courbe de la bande de tolérance, recherche le<br />

seuil des limites hautes et basses, et ajuste la fonction<br />

d’évaluation au processus en cours. En plus des outils d’évaluation tels qu’une fenêtre E/S, un seuil ou une<br />

zone interdite, il est possible de mettre jusqu’à deux bandes de tolérances pour chaque courbe. Le nouveau<br />

logiciel compatible PC du maXYmos permet le transfert direct des enregistrements depuis le maXYmos BL<br />

vers l’ordinateur et inclut de nombreuses fonctions pour la visualisation, la mesure et l’analyse de courbes<br />

et de valeurs, ainsi que l’évaluation de la capacité de production.<br />

Mesurer le déplacement<br />

lors de tests de conduite<br />

Dans le monde du développement<br />

de l’automobile, des études au<br />

niveau du châssis forment la base<br />

incontournable pour une conduite<br />

en toute sécurité. Les industriels ont<br />

alors besoin de capteurs capables<br />

de résister aux exigences très sévères<br />

qu’implique l’épreuve de<br />

conduite. Mouvements rapides, distances<br />

courtes, espaces confinés et<br />

environnements difficiles (…), c’est<br />

tout spécifiquement pour ce type<br />

d’applications que Micro-Epsilon a<br />

développé les capteurs à fil tendu de<br />

la série wireSENSOR MP(M). Les<br />

capteurs sont montés en parallèle<br />

sur l’amortisseur et mesurent le mouvement de ce dernier en fonction des conditions de la chaussée. On<br />

dérive, de ce signal « de route », la vitesse d’oscillation et l’accélération de l’amortisseur. Les données<br />

fournissent aux ingénieurs chargés du développement des informations très utiles sur les propriétés de<br />

la suspension.<br />

Nouveaux systèmes<br />

de pilotage de vibrateurs<br />

DYN 4400/4500 de Dynamix<br />

Les nouveaux systèmes de pilotage de<br />

vibrateurs DYN 4400/4500 permettent aux<br />

utilisateurs de réaliser tous types d’essais<br />

permettant de détecter les effets destructeurs<br />

des vibrations. Les systèmes de pilotage DYN<br />

4400/4500 ont des performances significatives<br />

pour les essais en R&D et en production.<br />

Il sont conçus autour d’une structure de<br />

traitement distribué multi-DSP avec un niveau<br />

de bruit de fonctionnement particulièrement<br />

faible, un filtrage numérique 32-bit à virgule<br />

flottante, un convertisseur analogique 24 bits et<br />

des algorithmes avancés de contrôle adaptatifs.<br />

Avec les systèmes DYN 4400/4500, on peut<br />

réaliser les essais suivants :<br />

- Aléatoire et autres modes combinés (SOR, ROR<br />

et S&ROR)<br />

- Kurtosis<br />

- Sinus<br />

- Recherche, maintien et suivi à la résonance<br />

(RSTD)<br />

- Chocs<br />

- Spectres de réponse aux chocs (SRS)<br />

- Pilotage temporel de courte durée (TWC)<br />

- <strong>Essais</strong> sismiques<br />

- Pilotage temporel de longue durée (FDR)<br />

- Bruit routier<br />

- Limites dynamiques des essais (Notching)<br />

DVH / DVE : des débitmètres Vortex multivariables<br />

Kobold Messring GmbH a lancé une nouvelle gamme de débitmètres vortex : DVH pour le modèle en ligne et DVE pour le modèle en<br />

insertion. Sa conception entièrement soudée, la possibilité d’adjoindre des capteurs intégrés de pression et de température pour le<br />

calcul de débit corrigé ainsi qu’un capteur de température externe pour le calcul d’énergie consommée, en font un débitmètre vortex<br />

destiné à toute application sur liquides, gaz et vapeur.<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5


Focus entreprise<br />

Détecter les problèmes<br />

en imageant le bruit<br />

Depuis 1997, le bureau d’études spécialisé dans l’acoustique poursuit son<br />

chemin de croissance. Seule et unique filiale du groupe IAC à entière vocation<br />

ingénierie, Sim Engineering a signé à ce jour plusieurs belles références<br />

dans l’industrie, à commencer par Arcelor, Total, Air Liquide ou<br />

encore Spie Nucléaire et Snecma (groupe Safran). Des contrats qui ont pu<br />

aboutir grâce à un véritable savoir-faire et des moyens technologiques<br />

sophistiqués en matière de détection d’émissions sonores.<br />

L’une des rares entreprises en France à<br />

s’être dotée de sa propre chambre acoustique<br />

– c’est peut-être même la seule à<br />

ce jour – SIM Engineering (près de 2M€<br />

de chiffre d’affaires en 2011, une vingtaine<br />

de salariés) est capable de créer des<br />

images à partir de bruits. Un savoir-faire<br />

que la société propose à des clients à la<br />

fois industriels et dans le bâtiment ou<br />

encore à des collectivités, qu’il s’agisse<br />

d’études réalisées sur de gros sites ou des<br />

sites multi-sources. Objectif : trouver le<br />

plus rapidement et le plus précisément<br />

possible l’origine d’un bruit et, bien<br />

souvent, l’origine d’un problème.<br />

« Nos prestations vont de la simple détection<br />

à partir de moyens traditionnels tel<br />

qu’un sonomètre aux expertises les plus<br />

poussées en matière d’imagerie, précise<br />

David Berrier, directeur du développement<br />

au sein de SIM Engineering. Nos clients<br />

rencontrent des problématiques ‘’sonores’’<br />

c’est-à-dire qu’ils se trouvent souvent<br />

face à des contraintes réglementaires ou<br />

des arrêtés préfectoraux qui les obligent<br />

à procéder de façon régulière à des analyses<br />

de mesures sonores avec des limites<br />

à ne pas dépasser. D’autre part, force est<br />

de constater que les associations de voisinage<br />

sont de plus en plus persuasives et<br />

obligent les entreprises à entamer des<br />

programmes de réduction de bruit particulièrement<br />

contraignants ».<br />

Un système d’imagerie<br />

par « beamforming »<br />

Le rôle de l’entreprise est d’apporter aux<br />

industriels une expertise acoustique,<br />

souvent sur des sites de taille importante<br />

– avec parfois plus de 1 500 sources sonores<br />

différentes – comme ceux de Dun -<br />

kerque, Mouzon ou encore Florange pour<br />

Arcelor, la centrale nucléaire de Chinon à<br />

Feyzin pour Total... Les équipes arrivent sur<br />

le terrain pour y construire un modèle informatique<br />

acoustique, parfois en 3D à l’exemple<br />

du travail réalisé à la Mairie de Douvrin,<br />

dans le Pas-de-Calais ; à chaque niveau<br />

sonore sa couleur. « On est ainsi capable<br />

de dire à quel endroit correspond quel<br />

niveau sonore. C’est exactement la même<br />

démarche pour les sites industriels ».<br />

Concrètement, SIM Engineering utilise deux<br />

types d’antennes (voir les photos), en fonction<br />

de la taille du site, et une camera. Les<br />

informations sont alors envoyées à une<br />

centrale d’acquisition de données qui<br />

retransmet une image colorée. Il s’agit d’un<br />

système d’imagerie par « beamforming ».<br />

La centrale calcule le retard de phase sur<br />

chaque micro afin de déterminer l’origine.<br />

La distance maximale raisonnable est de<br />

300 à 400 mètres ; au-delà les risques de<br />

perturbation sont élevés.<br />

Aussi efficace soit-elle, cette technique<br />

permet surtout d’éviter aux clients de<br />

repasser par toutes les phases d’études,<br />

lesquelles sont évidemment longues et<br />

très coûteuses ; « nous identifions pour<br />

eux uniquement les sources sonores les<br />

plus bruyantes, pas toutes les sources.<br />

Cela permet de gagner du temps et d’économiser<br />

toute la partie ingénierie. Il est<br />

également possible de cadencer ces<br />

opérations, tous les un, deux ou cinq ans<br />

par exemple, en fonction des budgets » ●<br />

Olivier Guillon<br />

E S S AI S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 6


Un nouveau président<br />

pour le Cnop<br />

Le conseil d’administration<br />

du Comité national d’optique<br />

et de photonique (Cnop) a<br />

nommé en juillet dernier<br />

Philippe Bregi à sa présidence.<br />

Également président d’Opticsvalley et PDG<br />

d’Egide, Philippe Bregi s'est fixé trois objectifs<br />

prioritaires : rendre davantage visible<br />

la filière optique-photonique française au<br />

niveau national (filière reconnue par L’Europe<br />

comme l’une des six technologies<br />

clefs pour l’avenir, filière très présente au<br />

niveau régional dans notre pays), coordonner<br />

et fédérer les acteurs de tous les<br />

acteurs français de la filière pour que le<br />

comité devienne l’interlocuteur des ins -<br />

tances européennes ; enfin, le nouveau<br />

président entend assurer la présence dans<br />

notre filière de toutes les thématiques<br />

optiques et photoniques.<br />

L’optique-photonique, qui est une technologie<br />

diffusante car « capacitante », doit<br />

pénétrer de nombreux nouveaux domaines<br />

applicatifs.<br />

Bureau Veritas<br />

acquiert Shanghai Davis<br />

Testing Technology<br />

Bureau Veritas a annoncé mercredi l’acquisition<br />

de Shanghai Davis Testing<br />

Technology Co., une société chinoise<br />

spécialisée dans les essais d’équipements<br />

pour l’automobile.<br />

Créé en 2007, Shanghai Davis Testing<br />

Technology fournit aux équipementiers<br />

automobiles et fabricants de matériels<br />

électroniques des services visant à évaluer<br />

et à améliorer la performance et la fiabilité<br />

de leurs produits.<br />

La société propose des inspections de sécurité,<br />

des études de conception, des analyses<br />

de défaillance ainsi que la qualification<br />

et des essais de produits et matériaux dans<br />

son laboratoire basé à Shanghai. Shanghai<br />

Davis Testing Technology emploie 24 per -<br />

sonnes et a réalisé un chiffre d’affaires de<br />

1,3M€ en 2011.<br />

Après la récente intégration d’ECL en<br />

Allemagne, Shanghai Davis Testing<br />

Technology représente une nouvelle opportunité<br />

pour Bureau Veritas de renforcer<br />

son offre de services pour la chaîne d’approvisionnement<br />

automobile et d’entrer<br />

sur ce segment en Chine, le premier<br />

marché automobile mondial.<br />

Spatial<br />

Astrium prêt à lancer<br />

le satellite Spot 6 sur orbite<br />

Le nouveau satellite d’observation<br />

de la Terre – Spot 6 –<br />

réalisé par le numéro un européen<br />

de l’industrie spatiale<br />

Astrium, est désormais prêt<br />

pour sa campagne de lan -<br />

cement. Après son transfert<br />

du site Astrium Satellites<br />

de Toulouse vers le Satish<br />

Dhawan Space Centre, en<br />

Inde, le satellite a été intégré<br />

sur le lanceur PSLV chargé de<br />

le placer en orbite.<br />

Spot 6 est un satellite optique d’observation<br />

de la Terre en haute résolution. Comme son<br />

frère jumeau Spot 7, prévu pour être lancé<br />

début 2014, Spot 6 disposera d’une fauchée<br />

de 60 km. Tous deux livreront des produits<br />

d’imagerie offrant une résolution allant<br />

jusqu’à 1,5 mètre. La mission principale de<br />

Spot 6 et Spot 7 consistera à assurer la<br />

Astrium/Dominique ESKENAZI/2012<br />

continuité de service des satellites<br />

Spot 4 et Spot 5, respectivement<br />

en opération depuis<br />

1998 et 2002.<br />

Comparé aux précédentes<br />

missions Spot, les performances<br />

ont été significativement<br />

améliorées, au niveau du seg -<br />

ment sol et des satellites euxmêmes.<br />

C’est particulièrement<br />

vrai pour la réactivité, depuis la<br />

programmation du satellite<br />

jusqu’à la livraison des données<br />

aux utilisateurs, et pour la capacité d’acquisition.<br />

En effet, Spot 6 et Spot 7 permettront une<br />

“revisite” quotidienne en tout point de la Terre,<br />

pour une couverture totale de six millions de<br />

km² par jour. De plus, Spot 6 et Spot 7 sont<br />

des satellites « agiles » capables de s’orienter<br />

rapidement pour viser tout point dans une zone<br />

de 1 500 km autour de leur position ●<br />

Équipements<br />

L’AIA s'équipe d'un nouveau banc<br />

d’essai pour ses turbomoteurs<br />

Jusqu’à l’été dernier, l’Atelier industriel de l’aéronautique<br />

(AIA) de Bordeaux utilisait, pour ses<br />

turbomoteurs et ses groupes auxiliaires de<br />

puissance, un banc d’essai datant d’une quinzaine<br />

d’années. Lorsqu’il a été décidé de le<br />

rénover, l’AIA a choisi les services d’ingénierie<br />

de la société Nérys. « Il s’agit d’une installation<br />

avec de nombreuses contraintes de<br />

sécurité, où la principale complexité réside<br />

dans la compréhension des gammes d’essais<br />

moteur et leur interprétation », souligne<br />

Caroline Couvert, présidente de Nérys. Pas<br />

moins de 120 voies de mesure analogiques<br />

et numériques, 60 voies de pilotage et<br />

120 voies calculées composent ce banc d’essais.<br />

Le système comporte trois PC et fonctionne<br />

sous l’architecture logicielle Vasco,<br />

laquelle comprend un module de configuration,<br />

un module de suivi d’essai et un module<br />

d’exploitation des données. Les fonctions d’acquisition,<br />

de pilotage et de sécurité sont déportées<br />

sur un PXI-RT de National Instruments.<br />

Les données sont exportées du PC de supervision<br />

sur le serveur général de l’AIA. Un PC<br />

de développement transfère des informations<br />

de configuration vers le PC de supervision et<br />

le serveur où les données sont sauvegardées.<br />

Le système permet de bénéficier du déterminisme<br />

d’un système temps réel et d’atteindre<br />

un fort niveau de sécurité. Pour Christian<br />

Valade, responsable informatique de l’annexe<br />

de Croix d’Hins de l’AIA, « ce nouveau banc<br />

permet d’une part de régler l’obsolescence<br />

de notre ancien système qui était installé<br />

depuis 1996. D’autre part, il est beaucoup<br />

plus souple. » ●<br />

E S S A I S & S IM U L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 8


Nomination<br />

Un nouveau directeur pour<br />

le Centre spatial guyanais du CNES<br />

Le 1 er juillet 2012, Bernard Chemoul<br />

a succédé à Joël Barre, à la tête du<br />

Centre Spatial Guyanais. Bernard<br />

Chemoul a dispensé des cours à<br />

l’Ecole nationale supérieure des<br />

techniques avancées de Paris<br />

(Dynamique des structures et interaction<br />

fluides – structures), à partir de<br />

1986, puis, comme professeur vacataire à<br />

l’École nationale supérieure de l’aéronautique<br />

et de l’espace de Toulouse (Mastère<br />

Technologies aéronautiques et spatiales)<br />

pendant dix ans jusqu’en 2002 et à l’école<br />

nationale supérieure des Arts et Métiers<br />

de Paris (Mastère Architecture des<br />

lanceurs) de 2001 à 2005. Bernard<br />

Chemoul est Chevalier de l’Ordre national<br />

du Mérite.<br />

Né le 2 janvier 1958, Bernard Chemoul<br />

est diplômé de l’École nationale supérieure<br />

de mécanique et d’aérotechnique<br />

(ENSMA) de Poitiers<br />

(1981). En 1982, Bernard Chemoul<br />

intègre la Direction des lanceurs du<br />

CNES à Évry en tant qu’ingénieur<br />

d’études structure et ingénieur de<br />

projet, notamment Ariane 4, Ariane<br />

5 et Hermès, puis devient chef du département<br />

Système ambiance et chef de<br />

projet en 1988.<br />

Il occupe ensuite les fonctions de chef de<br />

division Mécanique, aérodynamique, thermique<br />

en 1998, puis celles de sous-directeur<br />

technique Lanceur en 2000. Il est<br />

directeur de programmes Ariane 5 et Vega<br />

en 2005.<br />

Bernard Chemoul rejoint le Centre spatial<br />

guyanais en 2008, comme directeuradjoint<br />

et sous- directeur Protection sauvegarde<br />

environnement ●<br />

Photovoltaïques<br />

D'excellents résultats d'essais pour<br />

le module multi-cristallin d'ET Solar<br />

Fabricant de solutions, ET Solar Group<br />

Corp. (« ET Solar ») a annoncé que son<br />

module multi-cristallin ET-P660240 a<br />

obtenu de très bons résultats lors d’essais<br />

en extérieur réalisés par Photon Laboratory<br />

(« Photon Lab »). Lancé par ET Solar en<br />

2010, l’ET-P660240 est un module multicristallin<br />

possédant une capacité de<br />

production d’énergie maximum unitaire de<br />

240 watts. Lors d’un test récemment mené<br />

par Photon Lab, le module ET-P660240 a<br />

enregistré un rendement de 629 kWh/kW<br />

sur une période d’essai de huit mois et<br />

s’est classé au premier rang de tous les<br />

modules multi-cristallins proposés par différents<br />

fabricants de modules internationaux<br />

renommés testés par le laboratoire en extérieur<br />

dans les mêmes conditions. Depuis<br />

2005, Photon Lab mesure le rendement<br />

énergétique des modules solaires de<br />

quelques-uns des plus grands fabricants<br />

de modules photovoltaïques au monde. Les<br />

tests d’évaluation comparent la production<br />

d’énergie en kilowatt des modules participants.<br />

« Nous sommes ravis que nos modules<br />

aient obtenus de très bons résultats<br />

lors de ces essais rigoureux. Cela montre<br />

que les nombreux efforts que nous avons<br />

déployés pour fabriquer des produits de<br />

grande qualité sont récompensés, a déclaré<br />

Dennis She, Pdg d’ET Solar. Nous sommes<br />

convaincus d’obtenir d’excellents résultats<br />

lors des essais de rendement et sommes<br />

heureux à l’idée de continuer à l’avenir de<br />

travailler en étroite collaboration avec<br />

Photon Lab et d’autres organismes d’essai<br />

internationaux pour valider les performances<br />

et la qualité de nos produits. » ●<br />

E S S A I S & SI M U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 9


CGTech rejoint la Business<br />

Software Alliance en France<br />

La Business Software Alliance (BSA), principale<br />

organisation représentant les intérêts de l’industrie<br />

du logiciel, a annoncé l’arrivée de<br />

CGTech en tant que nouveau membre de la BSA<br />

France. Dans l'Hexagone, l'organisation regroupe<br />

les éditeurs français et internationaux : Acronis,<br />

Adobe, Apple, Asseco Poland S.A., Autodesk,<br />

Bentley Systems, CNC, DBA Lab S.p.A., Microsoft,<br />

Siemens, Symantec, Tekla et The Math-<br />

Works. CGTech pourra ainsi contribuer aux<br />

actions de sensibilisation et aux campagnes de<br />

lutte contre le piratage de logiciels mises en<br />

place par la BSA en France. Présent sur de<br />

nombreux secteurs tels que l'industrie aérospatiale,<br />

l'automobile, les produits grand public,<br />

la production d’énergie et l’industrie lourde,<br />

CGTech est spécialisé dans la simulation, le<br />

contrôle qualité et l’optimisation de machines<br />

à commande numérique via le logiciel Vericut.<br />

Moteurs d’avions de combat :<br />

une collaboration entre<br />

Snecma et Rolls-Royce<br />

Snecma (groupe Safran) et Rolls-Royce ont<br />

signé un contrat avec le ministère de la<br />

Défense du Royaume-Uni afin de mener des<br />

études pour la prochaine génération de<br />

moteurs d’avions de combat français et britanniques.<br />

Ce contrat est porté par la société<br />

commune 50/50 Rolls-Royce Snecma Ltd,<br />

créée en 2001. Les deux partenaires ont<br />

également annoncé la signature d’un accord<br />

de collaboration avec BAE Systems et Dassault<br />

Aviation, pour travailler en commun à de<br />

nouveaux concepts et technologies pour les<br />

futurs systèmes de combat aériens francoanglais<br />

(FCAS), dans le cadre du contrat de la<br />

phase préparatoire du programme de démonstration<br />

(DPPP).<br />

Retour sur le Forum Teratec 2012<br />

Le Forum Teratec, qui réunit la communauté<br />

française et internationale de la simulation et<br />

du calcul à haute performance, s’est tenu les<br />

27 et 28 juin derniers à l’Ecole Polytechnique<br />

et a rassemblé près de 1 000 participants,<br />

60 conférenciers internationaux et 60 exposants.<br />

De grands industriels comme Schlum -<br />

berger, L’Oréal ou Arkema ont ainsi présenté<br />

l’impact majeur de ces technologies sur l’industrie<br />

pétrolière, les cosmétiques et la chimie.<br />

Tata Consulting Services a souligné l’usage<br />

croissant des grandes masses de données au<br />

sein de l’organisation des entreprises. Des<br />

start-up innovantes comme Kalrayet et des<br />

entreprises technologiques comme Xyratex<br />

quant à elles ont montré l’extraordinaire révolution<br />

en train de s’opérer).<br />

Célébration<br />

Turbomeca (groupe Safran)<br />

célèbre 35 ans de présence au Brésil<br />

Turbomeca do Brasil (groupe Safran),<br />

implanté au Brésil depuis 1977, célèbre<br />

l’extension de son site de Xerém, État de<br />

Rio de Janeiro. Ces nouvelles infrastructures<br />

abriteront la nouvelle chaîne d’assemblage<br />

et les essais du moteur Makila 2 et<br />

du groupe auxiliaire de puissance (APU)<br />

Saphir 20. Ces équipements sont dédiés<br />

tant aux hélicoptères civils que militaires<br />

EC225/725 destinés au marché brésilien<br />

et plus globalement de l’Amérique latine.<br />

Ces investissements répondent aux engagements<br />

pris par l’entreprise dans le cadre<br />

du contrat d’acquisition de cinquante hélicoptères<br />

EC725 signé en 2009 par le<br />

ministère de la Défense brésilien.<br />

Avec cet investissement, Turbomeca do<br />

Brasil livrera à Helibras (filiale d’Eurocopter)<br />

les moteurs Makila 2 et les APU Saphir 20,<br />

qui équiperont les nouveaux hélicoptères<br />

EC725 des forces armées brésiliennes,<br />

GPAO<br />

Euriware<br />

choisit Micro Focus<br />

Micro Focus, éditeur de solutions de<br />

gestion de tests et de modernisation<br />

d’applications d’entreprise, a annoncé<br />

qu’Euriware, société française de conseil<br />

et services informatiques filiale d’Areva,<br />

avait retenu ses solutions Caliber et Silk<br />

Central Test Manager afin d’assurer le<br />

maintien en état de la nouvelle application<br />

de GPAO déployée sur le site d’Areva<br />

à Saint Marcel (Saône-et-Loire).<br />

Le projet confié par Areva à Euriware<br />

consistait à moderniser une application<br />

de GPAO écrite en cobol il y a vingt ans.<br />

Cette application qui servait au suivi de<br />

production des générateurs de vapeur<br />

était critique car les performances de ces<br />

sous-systèmes de centrales nucléaires<br />

sont directement liées à la qualité de<br />

produits dans l’usine de Helibras à Itajuba.<br />

De plus, Turbomeca do Brasil assurera la<br />

maintenance et la révision de tous les<br />

moteurs Makila 2 en service dans la région<br />

pour des missions militaires et pétrolières.<br />

« Cette expansion résulte de la croissance<br />

très forte du marché de l’hélicoptère au<br />

Brésil et en Amérique Latine et de notre<br />

volonté d’assurer le support au plus près<br />

de nos clients civils et militaires. », a<br />

déclaré François Haas, président de<br />

Turbomeca do Brasil ●<br />

l’ingénierie et à la fiabilité du suivi de fabrication.<br />

Dans le cadre du projet, Euriware a opté<br />

pour les solutions de gestion des exigences<br />

et de suivi des tests logiciels de Micro<br />

Focus afin de valider la qualité et la robustesse<br />

du code Java développé pour la<br />

nouvelle GPAO. Le projet a été mené entre<br />

juillet 2008 et novembre 2011. Les spécifications<br />

de l’application étant intégrées<br />

dans les outils Micro Focus, les interfaces<br />

avec les applications tierces ont été<br />

gérées comme s’il s’agissait de modules. Il<br />

en a résulté une nette amélioration de la<br />

fiabilité et de la productivité du développement<br />

logiciel. À titre d’exemple, l’initialisation<br />

et le pilotage de la phase de tests<br />

ont été réduits de 20% ●<br />

E S S AI S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 0


Événement<br />

Le colloque de l'ENI du Val-de-Loire<br />

signe son grand retour<br />

Le colloque de l’analyse vibratoire expérimentale revient pour une troisième édition après plusieurs années<br />

d’absence. Initié par l’école d’ingénieurs ENIVL, cet événement majeur dans le domaine se déroulera du 20 au<br />

21 novembre prochain à Blois (Loir-et-Cher). Ce colloque réunira à la fois des scientifiques issus de l’industrie,<br />

des grands organismes nationaux et des laboratoires universitaires intéressés par les développements récents<br />

de l’analyse expérimentale des structures en dynamique * .<br />

Après neuf ans d’absence – les deux premières éditions ayant eu lieu<br />

en 2001 puis en 2003 – le colloque de l’analyse vibratoire expérimentale<br />

(AVE) retrouvera sa place d’honneur au sein de l’École nationale d’ingénieurs<br />

du Val de Loire (ENIVL) fin novembre pour deux journées très<br />

riches en conférences, posters et autres présentations techniques de<br />

haut vol. Parrainée par Roger Serra, enseignant-chercheur et président du<br />

comité d’organisation, cette nouvelle édition se veut encore plus ambitieuse<br />

que les précédentes, lesquelles ne comptaient en leur temps<br />

qu’une seule et unique session. En novembre prochain, comme le détaille<br />

le programme prévisionnel à la fin de l’article, pas moins de sept sessions<br />

se dérouleront devant une centaine de participants attendus pour l’occasion.<br />

« De quoi accueil lir de nouvelles contributions, toujours plus riches<br />

les unes que les autres, s’enthousiasme Roger Serra.<br />

Au total, vingt-quatre interventions orales auront lieu pendant les deux<br />

journées. Par ailleurs, huit interventions ont été sélectionnées pour une<br />

session ‘’posters’’, c’est-à-dire des présentations courtes, chacune ne<br />

dépassant pas trois minutes ; celles-ci seront, en revanche, en interaction<br />

directe avec le public ». Mais cet événement sera en outre l’occasion de<br />

réunir la communauté du vibratoire avec la présence très attendue de<br />

deux professeurs de renommée internationale, David J. Ewins (UK) et<br />

➤<br />

Un prix « <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> » pour<br />

les meilleures communications scientifiques<br />

Le premier jour de l’événement, le 20 novembre au soir, le magazine <strong>Essais</strong> &<br />

<strong>Simulations</strong> décernera un prix spécial aux trois meilleures communications scientifiques<br />

présentées à l’occasion du Colloque ENI-VL consacré à l’analyse vibratoire<br />

expérimentale. Ce prix récompensera les meilleurs articles selon des critères bien<br />

précis : intérêt scientifique, clarté des énoncées, des idées et des illustrations, mise<br />

en avant des applications et des opportunités pour les industriels. Les trois gagnants<br />

verront leurs articles publiés dans les pages du prochain numéro d’<strong>Essais</strong> &<br />

<strong>Simulations</strong> et recevront un abonnement d’un an. Bonne chance !<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 1<br />

Depuis plus de 25 ans au service des entreprises<br />

Systèmes de vibration clé en main<br />

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Excitateurs pour analyse modale<br />

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Luigi Garibaldi (IT) qui s’exprimeront notamment lors de deux grandes<br />

conférences plénières.<br />

Une présence croissante de l’analyse vibratoire<br />

dans l’industrie<br />

La raison d’être du colloque réside dans une analyse vibratoire de plus en<br />

plus présente dans les systèmes. Un lien direct entre cette discipline et la<br />

machine s’est en effet établi depuis de nombreuses années lorsque l’on<br />

s’est rendu compte de son importance dans la maintenance préventive ou<br />

conditionnelle grâce aux opérations de surveillance qu’elle permet de réaliser.<br />

Mais l’analyse vibratoire est également présente bien plus en amont, au<br />

niveau de la conception du produit ; celle-ci est aussi déterminante pour<br />

dimensionner les éléments, tout en prenant en compte les paramètres dynamiques<br />

nécessaires pour surmonter les normes de plus en plus exigeantes,<br />

lors des phases de validation et de vérification. Ainsi, des secteurs à<br />

fort potentiel sont apparus dans le paysage scientifique de l’analyse vibratoire,<br />

à commencer par le transport, et tout particulièrement le ferroviaire et l’aéronautique,<br />

puis dans une moindre mesure l’automobile, en particulier pour<br />

des problèmes de confort acoustique, d’engrenage ou d’amortisseurs. En<br />

outre, dans l’industrie, la détection des défauts ou d’un mauvais comportement<br />

des machines tournantes ainsi que dans le génie civil ont multiplié les<br />

perspectives de croissance.<br />

Un colloque qui dépasse les frontières hexagonales<br />

Une centaine de participants et une trentaine de conférenciers : des chiffres<br />

significatifs pour un événement qui compte bien élargir à la fois ses domaines<br />

de compétences et d’applications, mais également son auditoire. En termes<br />

de domaines d’applications, notons la volonté des organisateurs d’évoquer le<br />

monde de la vibration expérimentale dans les laboratoires mais aussi et<br />

surtout in situ, c’est-à-dire dans les unités industrielles et sur les lignes de<br />

fabrication équipées par exemple de machines tournantes, de centres d’usinage<br />

ou de production. « Nous affichons clairement notre ambition de toucher<br />

les universitaires et de nombreux industriels de toute la région, du pays, voire<br />

internationaux », indique de son côté Jean-Pierre Lombard, président du<br />

comité scientifique. Car dépasser les frontières françaises présente un atout<br />

du colloque. En effet, un nombre important de conférenciers provient de<br />

l’étranger telles que le Maghreb, la Belgique, le Québec, l’Italie ou encore le<br />

Portugal. Un véritable réseau, composé surtout de francophones, a en effet vu<br />

peu à peu le jour. « Il s’agit d’une communauté d’expérimentateurs au sein de<br />

la communauté des dynamiciens ! La communauté franco-belge spécialisée<br />

dans les vibrations est par exemple très centrée sur la caractérisation<br />

et l’identification des paramètres dynamiques » ●<br />

Olivier Guillon<br />

* Ce thème doit être compris dans un sens assez large, car il concerne les progrès de l’analyse<br />

vibratoire expérimentale et les informations que l’on peut tirer de ces analyses (sic).<br />

E S S A I S & SI M U LA T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 2


Programme du colloque<br />

Compte-tenu du nombre et de la qualité des communications, deux conférences plénières, vingt-cinq conférences thématiques et sept posters sont programmés. Les conférences<br />

thématiques seront en langue française et d’une durée de vingt minutes. Chaque présentation sera suivie de dix minutes de questions/discussion. Une synthèse du<br />

colloque, en vue de dégager les axes de recherche et de développement futurs, l’orientation du colloque et l’évolution des structures associatives clôturera les débats.<br />

Mardi 20 novembre<br />

- 9h15 : Ouverture du Colloque<br />

- 9h45 : Conférence plénière – Keynote lecture (45’)<br />

Chairman : Jean-Claude Golinval<br />

Professor Luigi Garibaldi (Politecnico di Torino)<br />

« Output-only, time-variant and non linear systems: headache<br />

or challenge to system identification ? »<br />

- 10h30-11h : Pause et visite des stands<br />

Session 1 : Applications industrielles I<br />

Chairman : Marc Thomas<br />

- 11h : Identification des modes propres de corps rigide<br />

d’un bloc moteur par filtrage modal<br />

C. Thévenard, F. Barillon<br />

- 11h30 : Caractérisation de poulie amortisseur de<br />

vibrations en torsion<br />

L. Manin, S. Schultz<br />

- 12h : Identification expérimentale des efforts dynamiques<br />

opérationnels par des techniques inverses<br />

appuyées par modèle<br />

C. Clerc, S. Teppe<br />

- 12h45 - 13h45 : Pause déjeuner<br />

Session 2A : Identification I<br />

Chairman : Luigi Garibaldi<br />

- 14h : Caractérisation spatio-fréquentielle des excitations<br />

turbulentes à partir d’un nombre réduit de<br />

réponses vibratoires<br />

J. Antunes, Ph. Piteau, X. Delaune, L. Borsoi<br />

- 14h30 : Suivi et suppression de composantes sinusoïdales<br />

modulées dans les signaux : une solution<br />

basée sur le Kurtosis et le filtrage de Kalman étendu<br />

J.-L. Dion, C. , G. Chevallier, H. Festjens<br />

- 15h : Application du filtre de kalman étendu à la<br />

réduction de modèles<br />

F. Abid, G Chevallier<br />

Session 2B : Machines tournantes<br />

Chairman : Didier Rémond<br />

- 14h : La transformée de Hilbert-Huang pour détecter<br />

les défauts d’engrenages<br />

T. Kidar, M. Thomas, M. El Badaoui, R. Guilbault<br />

- 14h30 : Études expérimentales du crissement de<br />

freins à disque ferroviaires<br />

J-J. Sinou, G. Mogenier, F. Cocheteux, S. Bellaj, A. Loyer, X.<br />

Lorang, O. Chiello<br />

- 15 h : Utilisation de l’erreur de transmission et de la<br />

vitesse angulaire instantanée pour le diagnostic vibratoire<br />

des défauts des engrenages<br />

S. Fedala, D. Rémond<br />

15h30 - 16h30 : Session « Posters »<br />

Chairman : Roger Serra<br />

Présentation plénière de 3 minutes par poster puis séance de<br />

questions/discussions devant les posters.<br />

- Poster 1 : Analyse vibratoire expérimentale des turbo<br />

ventilateurs en milieu industriel<br />

T. Kebabsa, R. Khelif, N. Ouelaa, A. Djebala, N. Hamzaoui<br />

- Poster 2 : Détections des défauts de roulements<br />

simple et combiné par analyse spectrale, cepstrale<br />

et temporelle<br />

R. Younes, A. Alia, N. Ouelaa, A. Djebala<br />

- Poster 3 : Détection d’un défaut de délaminage lors<br />

de l’usinage d’un matériau composite par analyse<br />

vibratoire<br />

H. Chibane, R. Serra, A. Morandeau, R. Leroy<br />

- Poster 4 : Diagnostic vibratoire par recalage de modèle<br />

éléments finis et analyse modale opérationnelle<br />

G. Gautier, R. Serra, J.-M. Mencik<br />

- Poster 5 : Easymod: du développement d’un toolbox<br />

sous Matlab vers l’enseignement des bases de l’analyse<br />

modale expérimentale<br />

G. Kouroussis, L. Ben Fekih, C. Conti, O. Verlinden<br />

- Poster 6 : Identification modale de systèmes variant<br />

dans le temps à partir de réponses simulées sur un<br />

exemple d’éoliennes<br />

M. Bertha, J.-C. Golinval<br />

- Poster 7 : Outil numérique dédié à la caractérisation<br />

modales de structures complexes utilisant la transformée<br />

en ondelettes Continues<br />

O. Riou, G.-M. Rakoto Razafindrazato, A. Luinaud,<br />

P.-O. Logerais, J.-F. Durastanti<br />

Session 3A : Identification non-linéaire<br />

Chairman : Jean-Jacques Sinou<br />

- 16h30 : Caractérisation du comportement dynamique<br />

d’un composant viscoélastique : modélisation et techniques<br />

d’identification paramétrique<br />

H. Jrad, F. Renaud, J.-L. Dion<br />

- 17h : Étude de l’influence des défauts de formes sur le<br />

comportement dynamique des structures assemblées<br />

H. Festjens, J.-L. Dion, G. Chevallier<br />

- 17h30 : Étude dynamique expérimentale des effets<br />

du micro-glissement dans les assemblages de structures<br />

N. Peyret, J.-L. Dion, G. Chevallier, P. Argoul<br />

Session 3B : Analyse modale<br />

Chairman : Thierry Tison<br />

- 16h30 : Élaboration d’une spécification d’essai sur<br />

table vibrante visant à assurer la qualification d’appareils<br />

d’éclairage décoratifs soumis aux vibrations<br />

induites par un pont ferroviaire<br />

F. Marin, D. Simon, J.-C. Golinval<br />

- 17h : Évaluation d’estimateurs spectraux à banc de<br />

filtres adaptés pour l’analyse modale<br />

C. Stephan<br />

- 17h30 : Principes de moindre action en analyse<br />

modale opérationnelle<br />

J. Antoni, T. Monnier<br />

21 heures : Dîner de gala et remise des prix<br />

Remise du Prix de l’AFM GST Vibrations & Bruit pour la<br />

meilleure communication par Régis Dufour<br />

Remise du Prix de l’AFM pour le meilleur Poster Remise du<br />

Prix Robert-Houdin<br />

Remise du Prix <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> par Olivier Guillon, rédacteur<br />

en chef de la revue, pour la meilleure communication<br />

scientique.<br />

Mercredi 21 novembre<br />

- 8h15 : Conférence générale (en anglais)<br />

Chairman : Jean-Pierre Lombard<br />

Professor David J. Ewins (Univ. Bristol / Imperial College<br />

London) « Future Directions in Experimental Structural<br />

Dynamics »<br />

Session 4 : Applications industrielles II<br />

Chairman : Jean-Luc Dion<br />

- 9h : Étude expérimentale des vibrations générées par<br />

des trains IC/IR bruxellois sur leur environnement<br />

G. Kouroussis, C. Conti, O. Verlinden<br />

- 9h30 : Méthodologie d’excitation de modes à diamètres<br />

nodaux d’un anneau statorique de turboréacteur<br />

F. Nyssen, J.-C. Golinval, D. Simon, R. Viguie<br />

- 10h : Vibroacoustique d’un moteur électrique : recalage<br />

d’un modèle structural complexe<br />

J.-B. Dupont, P. Bouvet, L. Humbert<br />

- 10h30 – 11h : Pause et visite des stands<br />

Session 5 : Identification II<br />

Chairman : Pierre Argoul<br />

- 11h : Détection de dommage et résonances locales<br />

sur un composite CFRP par vibrothermographie<br />

P. Demy, J.-C. Golinval, D. Simon<br />

- 11h30 : Déformée opérationnelle d’une plaquette de<br />

frein lors d’un crissement<br />

F. Renaud, J.-L. Dion, G. Chevallier<br />

- 12h : Étude expérimentale des niveaux d’accélérations<br />

induits par des chocs durs métal/métal<br />

D. Lenoir<br />

- 12h45 - 13h45 : Déjeuner<br />

Session 6 : Détection des défauts<br />

Chairman : Christian Clerc<br />

- 14h : Wavelets-based damage localization on beams<br />

under the influence of moving loads<br />

J. M. Machorro-Lopez, A. Bellino, S. Marchesiello,<br />

L. Garibaldi<br />

- 14h30 : Méthode de classification des indicateurs<br />

de défauts pour la surveillance des roulements<br />

S. Kerroumi, X. Chiementin, L. Rasolofondraibe<br />

- 15h : Une approche basée sur la SVD pour la détection<br />

d’endommagements de structures précontraintes<br />

G. Cumunel, G. Ruocci, T. LE, P. Argoul<br />

- 15h30 : Suivi vibratoire d’un défaut d’écaillage de<br />

roulement en régime non stationnaire<br />

K. Ait Sghir, F. Bolaers, O. Cousinard, J.-P. Dron<br />

- 16h - 16h30 : Pause et visite des stands et Session<br />

« Posters »<br />

Session 7 : Table ronde<br />

Chairmen : Régis Dufour / Emmanuel Foltete /<br />

Roger Serra<br />

- 16h30 - 17h30 GST Vibrations & Bruit, revue M&I, association<br />

Adyva, Réseau AVE, mise à jour des documents<br />

techniques de l’Ingénieurs, base de données essais, plateforme<br />

d’échange des pratiques pédagogiques, Club des<br />

expérimentateurs...<br />

- 18h : Conclusion du colloque<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 3


Plateforme<br />

Un point sur l’excitateur multi-axes<br />

de l’Equipex lyonnais « Phare »<br />

En janvier 2011, le ministère de l’Enseignement supérieur et de la recherche et<br />

le Commissariat général à l’investissement ont retenu une cinquantaine de projets<br />

pour doter les laboratoires français d’équipements scientifiques d’excellence.<br />

Objectif : réaliser des travaux de recherche au meilleur niveau mondial, au service<br />

de l’accroissement des connaissances de l’innovation, et par voie de conséquence<br />

de l’emploi. Parmi ces Equipex figure le projet lyonnais Plate-formes<br />

machines tournantes pour la maitrise des risques environnementaux (Phare [1]).<br />

La plateforme Phare a pour ambition de<br />

réaliser des expérimentations pour répondre<br />

aux enjeux industriels liés à la consommation<br />

d’énergie, aux situations acci -<br />

dentelles ainsi qu’au développement<br />

d’innovations technologiques nécessaire<br />

à un développement durable, maîtrisé et<br />

respectueux de l’environnement. Trois<br />

bancs d’essais installés à l’École Centrale<br />

et à l’Insa de Lyon constituent cette plateforme<br />

qui va agréger des équipes d’expérimentateurs<br />

et des numériciens parmi<br />

lesquels figurera aussi ceux de l’ENS Lyon.<br />

Les problématiques telles que celles liées<br />

aux instabilités aéro-dynamiques, aéroacoustique,<br />

élasto-dynamiques seront traitées.<br />

Les grands groupes Safran et EDF<br />

sont fortement impliqués dans ce projet.<br />

Contexte scientifique<br />

de la recherche<br />

L’amélioration des moyens de transports<br />

et de production d’énergie est un enjeu<br />

sociétal fort. Au sein de ces moyens, les<br />

machines tournantes occupent une place<br />

centrale. Pour répondre à cet enjeu, il est<br />

essentiel que la technologie des machines<br />

tournantes innove et progresse sur les<br />

thèmes suivants : le rendement énergétique,<br />

la sécurité et l’impact environ nemental. Les<br />

prochaines avancées scien tifiques et techniques<br />

se feront en repoussant les limites<br />

dans des zones de comportements extrêmes.<br />

En effet, les marges de sécurité<br />

excessives, liées à une absence de maî -<br />

trise des incertitudes, excluent actuellement<br />

le domaine de fonctionnement des<br />

machines tournantes de certaines zones à<br />

haut rendement énergétique. Il convient<br />

donc d’identifier et de savoir traiter avec<br />

anticipation les problèmes scientifiques<br />

complexes qui y sont associés afin d’accroître<br />

ainsi nos capacités à développer<br />

une conception virtuelle fiable.<br />

Un besoin fort se fait désormais sentir dans<br />

le domaine de la dynamique non-linéaire et<br />

des instabilités. En effet, l’accroissement<br />

des performances des machines se fera en<br />

réduisant les masses, les jeux. L’impact de<br />

Figure 1. Orbites calculées et mesurées d’un rotor académique<br />

soumis à un mouvement de la base (rotation a¹0 et translation Z=0)<br />

ces contraintes de concep tion va conduire<br />

inévitablement à des dynamiques com -<br />

plexes non-linéaires exacerbant des effets<br />

géométriques, des contacts mécaniques.<br />

Actuellement, ces comportements vibratoires<br />

sont mal maîtrisés car ils engagent<br />

simultanément plusieurs champs de la<br />

physique : le frottement, l’usure, la thermique<br />

et la dynamique des structures. Ce<br />

besoin s’exprime finalement par la prévision<br />

des localisations des endommagements<br />

conduisant à la rupture.<br />

Les instabilités structurelles peuvent être<br />

engendrées par des sollicitations externes<br />

ayant un impact sur le comportement<br />

dynamique des structures tournantes ou<br />

non embarquées sur des systèmes de<br />

transport ou implantées sur des plateformes<br />

soumises au séisme. Maîtriser l’intégrité<br />

de ces machines revient à garantir<br />

de faibles niveaux vibratoires et nécessite<br />

de prévoir le plus précisément possible les<br />

plages de vitesses de fonctionnement hors<br />

des vitesses critiques et des zones d’instabilité.<br />

Pour affiner la détermination des<br />

vitesses critiques, les recherches de la<br />

communauté de la dynamique des rotors<br />

ont porté sur la prise en compte de la flexibilité<br />

du support, des excitations sismiques<br />

et, d’une façon plus confidentielle, du<br />

mouvement d’ensemble de la base.<br />

Les bancs d’essais<br />

de l’Equipex Phare<br />

Ainsi, l’enjeu scientifique majeur pour les<br />

machines tournantes est de proposer une<br />

démarche validée qui garantit l’intégrité<br />

des systèmes en prévenant leur instabilité<br />

et leur rupture tout en minimisant les<br />

consommations énergétiques et les<br />

nuisances environnementales. Cet objectif<br />

ne pourra être réalisé qu’en validant les<br />

modèles physiques par des données expérimentales<br />

détaillées et fiables (voir<br />

Figure 1) obtenues sur des configurations<br />

réalistes, d’où la nécessité de disposer de<br />

bancs d’essais.<br />

E S S A I S & SI M U L AT I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 4


Figure 2 : Excitateur hydrauliques multi-axes.<br />

Cube de Team-Corporation<br />

Figure 3 :<br />

Exemple d’essai (Horton-USA)<br />

Les deux bancs d’essais – opérationnels<br />

en 2014 à l’EC Lyon – seront dédiés d’une<br />

part à l’étude des instabilités aérodynamiques<br />

[2], des instabilités aéro-élastiques<br />

[3] et des signatures acoustiques, et d’autre<br />

part à l’étude des instabilités structurelles<br />

et les modes de rupture. Le banc<br />

d’essais installé en 2013 à l’INSA de Lyon<br />

sera un système d’excitation multi-axes<br />

dénommé Cube de la société Team Co et<br />

piloté par un contrôleur Data Physics et<br />

mis en œuvre par Actidyn Systèmes [4]<br />

(voir figure 2). Cet excitateur hydraulique a<br />

la capacité d’embarquer des machines<br />

tournantes ou non pouvant être des structures<br />

académiques isolant les phénomènes<br />

à étudier ou des petites machines<br />

industrielles dans des conditions variées<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 5


et extrêmes combinant sollicitations actives<br />

(agissant directement sur la structure<br />

en rotation comme les balourds) ou passives<br />

(excitation par la base) apportant<br />

hautes et basses fréquences respectivement<br />

(voir la figure 3). L’excitateur de<br />

60kN se compose d’une plateforme dotée<br />

de six vérins hydrauliques (0-250Hz,<br />

62 000 N, translation maximum 96 mm<br />

avec 5.1 g, et rotation maximale +/-6°),<br />

de logiciels de pilotage (balayage sinus et<br />

excitation large bande) d’un système d’acquisition<br />

de 24 voies.<br />

Phénomènes ciblés avec<br />

l’excitateur multi-axes<br />

De nos jours se développent de plus en<br />

plus la notion de machines tournantes<br />

intelligentes ou smart machines car équipées<br />

de capteurs, d’actionneurs, de lois<br />

de contrôle ou de suivi de comportement.<br />

Sensibles aux changements structurels et<br />

d’environnement de travail, elles sont<br />

capables, en modifiant leurs paramètres<br />

de façon autonome, d’accomplir différents<br />

types de rôles : la gestion des performances,<br />

le contrôle des vibrations, la sur -<br />

veillance, l’auto-réparation voire la réparation<br />

des systèmes dans lesquels elles<br />

sont intégrées. Mais se pose alors le<br />

problème de l’intégrité de la chaîne observation-analyse-décision-actionnement<br />

en<br />

présence de sollicitations extrêmes notamment<br />

induites par la base.<br />

Les paliers magnétiques actifs (PMA)<br />

permettent la sustentation et le contrôle<br />

vibratoire de rotors sans lubrification et sans<br />

usure. Par nature, les PMA sont instables et<br />

cette instabilité doit être compensée correctement<br />

par les boucles d’asservissement<br />

ou de contrôle, quelles que soient les conditions<br />

opératoires. Mais leurs caractéristiques<br />

dépendent de la fréquence du rotor et du<br />

stator. Il s’agit donc de pouvoir maîtriser leur<br />

stabilité en présence d’excitations induites<br />

simultanément par ces deux éléments, et<br />

de possibles atterrissages sur les paliers<br />

auxiliaires.<br />

Les essais ciblés concernent aussi la mise<br />

à l’épreuve de la robustesse de la stabilité<br />

de rotors équipés de paliers de paliers<br />

hydrodynamiques. Leur stabilité dépend<br />

de la charge statique imposée par le poids<br />

du rotor mais qui peut fluctuer au gré des<br />

forces de balourds et des accélérations<br />

par la base. D’autre part une nouvelle<br />

génération de palier hybride combine aux<br />

PMA des paliers à squeeze film ou à roule-<br />

ment classique. L’entrefer offre un jeu qui<br />

autorise le débattement de l’arbre et privilégie<br />

les risques d’instabilité dans le cas<br />

de brutal débattement dû à des sollicitations<br />

externes.<br />

L’amélioration des rendements des turbomachines<br />

pousse à réduire les jeux rotorstator,<br />

ce qui entraîne une augmentation<br />

du risque de contact (touche) entre parties<br />

tournantes et parties fixes, voire entre<br />

arbres coaxiaux pour certaines architectures.<br />

La réponse du système est très<br />

différente suivant les conditions : bistable,<br />

chaotique… De nombreux exemples de la<br />

littérature montrent que ces touches<br />

peuvent mener à la ruine du système. Il<br />

s’agit de mieux comprendre le comportement<br />

du moteur après touche, de déterminer<br />

l’influence de certains paramètres<br />

et d’identifier les conditions d’instabilités<br />

Bibliographie<br />

du rotor. Là aussi les sollicitations par la<br />

base ont leur importance dans l’intégrité<br />

des turbomachines embarquées. Ces<br />

problèmes se retrouvent aussi dans les<br />

conceptions d’ultra-compacité des machines<br />

électriques où bien entendu les jeux<br />

sont très faibles.<br />

Les essais menés pourront aussi permettre<br />

l’adaptation des prescriptions des normes<br />

calées actuellement sur les excitations monoaxes.<br />

Les trois plateformes d’essais de<br />

l’Equipex Phare sont appelées à être accessibles<br />

à l’ensemble des communautés<br />

académique et industrielle ●<br />

Régis Dufour, Eric Chatelet,<br />

Université de Lyon, CNRS, INSA-Lyon,<br />

LaMCoS UMR5259, F-69621, France<br />

regis.dufour@insa-lyon.fr,<br />

eric.chatelet@insa-lyon.fr<br />

Références des fournisseurs du banc d’essais<br />

Actidyn Systèmes (78 Elancourt) – www.actidyn.com – conception et fabrication de simulateurs<br />

de mouvements, de centrifugeuses géotechniques et de laboratoire, distributeur et intégrateur<br />

d’équipements de vibrations et de leurs analyseurs et contrôleurs associés<br />

Team Corporation (USA) – www.teamcorporation.com – conception et fabrication de bancs<br />

d’essais mono-axes ou multi-axes basés sur des technologies hydrauliques « haute fréquences »<br />

Data Physics Corporation (USA) – www.dataphysics.com – propose une gamme complète de<br />

solutions d’analyse vibro-acoustique, de système de pilotage de vibrateur mono-axe ou multiaxes,<br />

de vibrateur de 9 N à 240 kN<br />

Bachelet L., Comportement dynamique d’un rotor embarqué sous sollicitation aléatoire. Thèse<br />

de doctorat, Ecole doctorale MEGA, INSA Lyon, 2008-ISAL–0014.<br />

Dakel M., Baguet S., Dufour R, Investigation on the Dynamics of an On-Board Rotor-Bearing<br />

System, ASME-IDETC Conf. IDETC/CIE 2012 – Chicago, 2012<br />

Dakel M., Baguet S., Dufour R, Mass unbalance response of a rotor excited by combined rotational<br />

and translational base motion, International Conference on Vibration Problems, Prague, 2011<br />

Driot, N., Lamarque, C.H., Berlioz, A., Theoretical and experimental analysis of a base-excited<br />

rotor. ASME Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 1(3), 257-263, 2006.<br />

Duchemin M., Contribution à l’étude du comportement dynamique d’un rotor embarqué,<br />

Thèse de Doctorat, Ecole Doctorale MEGA, INSA Lyon, 2003-ISAL-0091<br />

Duchemin, M., Berlioz, A., Ferraris, G., Dynamic behavior and stability of a rotor under base excitation.<br />

ASME Journal of Vibration and Acoustics, 128(5), 576-585, 2006.<br />

Gjika K., Dufour R., Rigid body and nonlinear mount identification - Application to on board<br />

equipment with hysteretic suspensions. Journal of Vibration and Control (5.1), 75-94, 2006<br />

Sino R., Chatelet E., T. Nouri-Baranger, Jacquet-Richardet G., « Stability of internally damped<br />

rotating composite shafts considering transversal shear», Proceedings of ISROMAC-07 2006,<br />

The Eleventh International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating<br />

Machinery, 2- Februar-2 March 2006, Honolulu Hawaii USA, 7 pp.<br />

Thomas B., Manin L., Goge Ph., Dufour R., A rubber mount model. Application to automotive<br />

equipment suspension. ISMA Conference on Advanced Acoustics and Vibration Engineering –<br />

Leuven, 2010<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 6


Axes linéaires<br />

IAI lance la 4 e génération d’actionneurs<br />

linéaires électrique RoboCylinder<br />

IAI, spécialiste des actionneurs linéaires électriques intégrés, complète sa<br />

gamme RoboCylinder avec la nouvelle série RCP4. Ces nouveautés viennent<br />

s’ajouter à une large famille de modèles déjà existante sur le marché<br />

d’équipements industriels.<br />

Trois tailles seront ainsi disponibles dès le<br />

lancement avec des largeurs de 52, 58 et<br />

73 mm pour les versions à guidages à<br />

billes intégrés et deux tailles avec des<br />

diamètres de 52 et 61 mm pour les<br />

versions à tiges.<br />

La course est comprise entre 50 et 800<br />

mm pour les versions guidées et 50 à 500<br />

mm pour les versions à tiges. La répétabilité<br />

est comprise entre +/- 0,02 mm et<br />

+/- 0,03 mm. Deux versions complémentaires<br />

sont disponibles : une version salle<br />

blanche ISO classe 4 RCP4CR et une<br />

version RCP4W à étanchéité renforcée<br />

(IP65), contre la poussière et les projections<br />

d’eau.<br />

Tous ces actionneurs sont associés à un<br />

nouveau contrôleur PCON-CA. En complément<br />

des fonctions habituelles de mémorisation<br />

de position et de gestion d’effort,<br />

cette nouvelle version permet d’enregistrer<br />

le taux d’utilisation, la distance<br />

parcourue ou bien encore le temps total<br />

d’utilisation. Par ailleurs, un nouveau driver<br />

de puissance PowerCon 150 permet<br />

d’améliorer de manière sensible les performances<br />

de vitesse ou d’accélération.<br />

Pour le pilotage, en plus de l’interface par<br />

entrées/sorties plutôt destinée aux mouvements<br />

répétitifs, IAI propose les réseaux<br />

de terrain Modbus, DeviceNet, Profibus<br />

ainsi que (très bientôt) EtherCat, EtherNet/IP<br />

et Profinet pour les applications nécessitant<br />

un réseau industriel Ethernet.<br />

Pour rappel, IAI propose un grand choix<br />

d’actionneurs électriques, axes linéaires<br />

intégrés avec ou sans guidages pour des<br />

courses de 30 à 5000 mm, pinces électriques,<br />

plateaux rotatifs, robots cartésiens,<br />

robots SCARA. Cette variété permet de<br />

répondre à la plupart des applications de<br />

positionnement de manière simple et<br />

rapide. Dans de nombreux cas, l’utilisation<br />

d’air comprimé couteux à utiliser et peu<br />

pratique de mise en œuvre n’est plus<br />

nécessaire, en particulier pour les ma -<br />

chines utilisées en laboratoire ●<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 7


Événement<br />

Virtual PLM'12 : L’ingénierie<br />

numérique au service du PLM<br />

L’ingénierie numérique, ou plus largement<br />

la chaîne numérique au sein du<br />

PLM, connaît un renouveau d’intérêt<br />

pour deux raisons essentielles : les<br />

PME sont maintenant réellement<br />

concernées par un ensemble large<br />

d’outils et la mise en œuvre dans l’entreprise<br />

étendue montre les avantages, mais aussi les limites des méthodologies et des technologies. L’intégration<br />

de connaissances métiers, même par des techniques simples dans les logiciels de CAO, conduit à s’interroger<br />

naturellement sur les habitudes de conception prises. Les performances des matériels et des logiciels donnent<br />

l’opportunité, aujourd’hui bien réelle, d’essayer des solutions en parallèle et d’envisager des essais qui n’entrent<br />

pas obligatoirement dans la culture de l’entreprise. Ces aspects seront développés lors des journées Virtual<br />

PLM’12 qui se dérouleront les 13 et 14 novembre prochains à Reims.<br />

En novembre 2012, Micado organisera une<br />

manifestation ambitieuse comprenant une<br />

exposition, des conférences (applications,<br />

recherche ...), des comptes rendus des<br />

travaux de ses ateliers... Cet événement se<br />

définit comme un rendez-vous incontournable<br />

pour tous ceux, offreurs, chercheurs,<br />

utilisateurs de grands groupes et de PME,<br />

qui sont concernés par l’ingénierie numérique<br />

au service des différentes phases du<br />

cycle de vie d’un produit, de la conception<br />

au démantèlement. Après une exposition<br />

virtuelle qui aura duré d’avril à novembre,<br />

deux journées à Reims auront lieu les 13 et<br />

14 novembre prochain, et seront l’occasion<br />

d’échanger pour apporter une véritable plus<br />

value à tous les participants.<br />

Le programme complet de l’événement est<br />

disponible sur le site Internet (www.virtualplm.com).<br />

Les 13 et 14 novembre, les deux<br />

journées rémoises abriteront des conférences<br />

répondant à des problématiques<br />

industrielles à partir d’expériences pragmatiques<br />

et de cas de bonnes pratiques<br />

(utilisateurs et experts, industriels etc.),<br />

ainsi qu’une exposition avec des stands<br />

équipés et deux villages (« services et<br />

conseils » et « Architecture et bâtiment »).<br />

Cet événement sera aussi l‘opportunité<br />

d’échanger sur les meilleures pratiques<br />

entre utilisateurs et éditeurs, et d’accéder<br />

aux résultats et aux conclusions des<br />

travaux des ateliers de travail de Micado ●<br />

Stratégie<br />

L'avenir sourit à la simulation numérique<br />

Lorsqu’elle a commencé en 1963 – et c’était l’une des premières – à<br />

commercialiser le code de calcul Nastran (solution commune et partagée<br />

pour les projets dans l’aéronautique) initialement développé et utilisé par<br />

la Nasa, la société américaine MSC Software, tout juste créée à cette<br />

époque, sentait qu’elle avait pris une décision stratégique. Et elle ne s’était<br />

pas trompée.<br />

Près d’un demi siècle après sa<br />

création, MSC Software a su s’imposer<br />

sur le marché de la simulation<br />

numérique grâce à un savoirfaire<br />

né de la commercialisation du<br />

code source Nastran, dont MSC a<br />

été l’un des principaux initiateurs, mais<br />

aussi grâce à plusieurs acquisitions,<br />

comme celle de PDA Engineering,<br />

(spécialisé dans les logiciels de<br />

calcul pour la modélisation et le<br />

post-processeur) en 1994.<br />

Résolument tournée vers la simulation<br />

numérique, en particulier dès<br />

1999, avec le logiciel Marc et son code<br />

non-linéaire, la société met récemment la<br />

main sur l’entreprise Belge FFT. « Nous<br />

avons, grâce à cette croissance externe,<br />

augmenté de façon considérable nos<br />

capacités de simulation », indique Olivier<br />

Tabaste, Director Global Aerospace Business<br />

Development chez MSC Software.<br />

Parallèlement à ces acquisitions s’est<br />

développé dans les années 90 un autre<br />

domaine : la gestion des données de simulation.<br />

« Ce domaine a aujourd’hui fortement<br />

mûri et ne se limite plus seulement<br />

aux données mais à la gestion des<br />

process de simulation ». À quoi est dû ce<br />

développement ? Tout simplement au<br />

besoin de nombreux industriels à devoir<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 8


prendre des décisions rapidement à partir d’un résultat tout en<br />

étant certain que le résultat donné correspond bien aux critères<br />

de départ. La fin des années 90 a vu naître ce type d’outils qui a<br />

atteint une nouvelle phase de maturité cette année avec la<br />

version 2012 de SimManager, développée au sein de MSC<br />

Software.<br />

Des cas d’application concluants<br />

dans l’automobile<br />

Le marché a fortement évolué et des éditeurs comme MSC<br />

Software sont en mesure aujourd’hui de proposer des solutions<br />

qui s’intègrent dans la gestion du « work in progress », autrement<br />

dit dans les activités courantes. « Nos solutions, contrairement à<br />

d’autres aux fonctionnalités beaucoup plus figées, permettent<br />

aux utilisateurs de gérer leur travail au quotidien avec la possibilité<br />

de modifier les informations, lesquelles restent quoiqu’il<br />

en soit stockées dans le PDM, y compris celles qui n’ont pas fait<br />

l’objet d’une validation. Toutes ces informations sont importantes<br />

car elles font partie de la base de connaissance ».<br />

Parmi les cas d’application les plus significatifs, notons celui<br />

d’Audi qui, confronté à des exigences de coûts, a choisi de diminuer<br />

ses ressources afin de réaliser des économies avant de<br />

mettre en place des outils tels que SimManager. Nous sommes<br />

au tout début des années 90 et le constructeur allemand doit<br />

simuler un certain nombre de variantes de ses modèles A80,<br />

A90 et A100. La direction souhaite en effet réduire ses efforts<br />

en matière de calculs mais aussi et surtout le nombre de ses<br />

essais destructifs tels que les crash-tests (lesquels sont les plus<br />

coûteux en raison du fait que l’on détériore voire on détruit un<br />

véhicule entièrement fini). Audi s’est donc davantage ouvert sur<br />

la simulation. Après avoir choisi et utilisé SimManager de MSC<br />

Software, la direction a constaté qu’elle n’avait pas réduit le<br />

nombre d’essais mais, à ressources équivalentes à celles<br />

employées au cours de la décennie précédente, le constructeur<br />

bavarois (dont le siège est situé à Ingolstadt) a pu multiplié ses<br />

gammes de manière fulgurante, jusqu’au Q7 ; « Audi est donc<br />

passé d’une gamme de trois modèles à près de quinze aujourd’hui<br />

! Si le constructeur n’a pas fait d’économies en tant que<br />

telles, le fait d’avoir gagné un temps considérable lui a permis<br />

d’inonder le marché ». Un autre célèbre constructeur bavarois a<br />

suivi la tendance, tout comme PSA par la suite.<br />

Autres domaines d’essai à être « touchés » par la simulation :<br />

l’aérodynamique, la vibration et le bruit (MVH), le contrôle<br />

système, le crash-piéton, le comportement des calculateurs sur<br />

les bancs d’essais, la fatigue ou encore la tenue des composants.<br />

Par ailleurs, dans l’aéronautique, un déploiement de la<br />

solution de MSC Software a été réalisé à Brême, sur un site<br />

d’Airbus, l’aidant ainsi à simuler un banc d’essai ; « ces bancs<br />

d’essais coûtent très cher, notamment pour l’A380. Aujourd’hui,<br />

nos produits simulent la réalisation des essais sur les ailes,<br />

évitant ainsi des contraintes importantes, à l’exemple des vibrations<br />

très fortes lors de la rupture d’un actionneur de volet casse<br />

». La croissance sourit donc toujours à la simulation dans l’automobile<br />

et l’aéronautique mais d’autres secteurs s’ouvrent, à<br />

commencer par l’agroalimentaire. Tetra Pak vient d’ailleurs de<br />

se doter de SimManager dans le but de faire évoluer la simulation<br />

collaborative de ses équipes. Affaire à suivre... ●<br />

Olivier Guillon<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 1 9


Regards croisés<br />

Réalité virtuelle, prototypage virtuel –<br />

Quelles perspectives ?<br />

Lors des journées Virtual PLM qui se dérouleront à Reims à la mi-novembre,<br />

ESI Group interviendra lors d’une des conférences techniques qui auront<br />

lieu sur le salon. L’occasion d’interroger deux spécialistes du groupe, Fouad<br />

el Khaldi et Christian Matzen, sur le marché et les grandes tendances<br />

des domaines de la réalité virtuelle et du prototypage virtuel.<br />

<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Monsieur<br />

el Khaldi, quelle est votre fonction<br />

au sein d’ESI ?<br />

Fouad el Khaldi : Je suis responsable<br />

de la partie Industry Strategy<br />

& Innovation au sein d’ESI Group.<br />

Monsieur el Khaldi, vous allez<br />

intervenir sur le salon Virtual<br />

PLM ; sur quoi portera votre<br />

intervention exactement ?<br />

Nous aimerions démontrer com -<br />

ment ESI révolutionne l’ingénierie<br />

virtuelle et augmente les capacités<br />

du prototypage virtuel en prenant<br />

appui sur les technologies de la<br />

Réalité virtuelle. Nous insisterons<br />

sur le fait que cette combinaison<br />

de technologies stimule de façon significative<br />

le Social PLM. La Réalité virtuelle<br />

ouvre de grandes perspectives industrielles<br />

et permet de prendre en compte les<br />

attentes des différents groupes d’utilisateurs.<br />

Elle permet aussi, dès les premières<br />

étapes du cycle de développement<br />

produit, d’obtenir des retours directs grâce<br />

à une réelle interaction avec tel ou tel<br />

prototype virtuel, plongé au cœur d’un<br />

environnement hautement interactif et<br />

immersif. Lors de Virtual PLM 2012, nous<br />

montrerons comment ESI permet d’accélérer<br />

la conception, le développement et<br />

les processus de planification industriels<br />

grâce à cet environnement collaboratif et<br />

totalement immersif donnant accès à un<br />

niveau de connaissance du produit sans<br />

précédent dès les premières étapes du<br />

processus de développement. Enfin, nous<br />

montrerons comment les solutions ESI<br />

permettent de prendre en charge des<br />

processus de décisions multi-disciplines<br />

Fouad<br />

el Khaldi<br />

Christian<br />

Matzen<br />

(design, ingénierie, manufacturing,<br />

production, service et recyclage) et<br />

multi-sites dans les meilleures<br />

conditions imaginables, d’analyser<br />

en profondeur chacune des étapes<br />

(depuis le design jusqu’à la validation<br />

finale) de la supply chain au<br />

sein de l’environnement IC.IDO, la<br />

solution phare de réalité virtuelle du<br />

Groupe ESI.<br />

Pouvez-vous nous définir la<br />

notion de réalité virtuelle et de<br />

prototypage virtuel ?<br />

La réalité virtuelle est la représentation<br />

et la perception de la réalité<br />

et de ses propriétés physiques dans<br />

un environnement virtuel généré par<br />

un ordinateur, le tout en temps et taille<br />

réels. C’est-à-dire que l’utilisateur peut<br />

s’immerger dans un monde virtuel et en<br />

profiter librement. Le prototypage virtuel<br />

quant à lui permet d’établir une représentation<br />

virtuelle du prototype physique.<br />

Cela permet aux ingénieurs d’en extraire<br />

tous les résultats de tests et de validation<br />

grâce à une simulation entièrement numérique,<br />

avant de produire un prototype<br />

physique coûteux et chronophage.<br />

À quelles applications industrielles<br />

sont destinés ces deux domaines ?<br />

Le prototypage virtuel augmenté grâce à<br />

la réalité virtuelle répond à une demande<br />

forte des industriels du monde entier, qui<br />

se doivent d’être en mesure d’innover plus<br />

rapidement que leurs concurrents et qui<br />

souhaitent pour ce faire provoquer un effet<br />

de levier plus efficace que les modèles<br />

digitaux créés en 3D CAD. Les entreprises<br />

peuvent ainsi voir, expérimenter et tester<br />

le produit dès le début du processus de<br />

développement sans avoir à subir le coût<br />

et les temps mort liés à la construction<br />

des prototypes physiques. Par exemple,<br />

les entreprises automobiles peuvent valider<br />

et améliorer le style, le design et l’ergonomie<br />

d’un véhicule mais également<br />

adapter leurs processus de production,<br />

tout en validant et en améliorant la sécurité,<br />

le confort ou l’acoustique.<br />

Monsieur Matzen, pouvez-vous nous<br />

rappeler quelle est votre fonction au<br />

sein d’ESI ?<br />

Christian Matzen : Je suis directeur<br />

opérationnel Monde des solutions de<br />

réalité virtuelle (IC.IDO) pour le groupe ESI.<br />

Quel est aujourd’hui l’état du marché<br />

de la Réalité virtuelle ?<br />

Le marché de la réalité virtuelle est relativement<br />

fragmenté. Il est composé de<br />

centaines d’acteurs qui adressent différentes<br />

niches de ce marché réparties sur<br />

différents segments (dans les secteurs<br />

industriels, médicaux et scientifiques). Au<br />

sein de ces segments, la réalité virtuelle<br />

est utilisée pour plusieurs différentes applications.<br />

Selon nous, depuis 2007/2008,<br />

le marché dans son ensemble pour les<br />

applications industrielles a connu une<br />

croissance annuelle solide de l’ordre de<br />

25 à 30%. Cette croissance a été récemment<br />

amplifiée par l’arrivée de la 3D sur le<br />

marché du divertissement.<br />

Dans ce contexte, IC.IDO s’est imposé<br />

comme leader du marché de la réalité<br />

virtuelle auprès des acteurs du manufacturing,<br />

plus particulièrement dans les<br />

secteurs de l’automobile, de la machinerie<br />

et de l’aéronautique. ESI leur délivre ainsi<br />

un outil adressant leurs besoins très particuliers<br />

sur l’ensemble du cycle de développement<br />

grâce à une plateforme robuste<br />

et extensible, alors que d’autres acteurs<br />

proposent des outils invitant plus ou moins<br />

directement les clients à construire leurs<br />

propres applications. Ma perception est<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 0


que notre approche prévaut pour ce type<br />

de clientèle car cette approche clé en<br />

main permet davantage d’agilité et permet<br />

d’atteindre de nouveaux marchés tels que<br />

celui des biens de consommation. Je<br />

pense que nous avons seulement vu le<br />

haut de l’iceberg ! Avec les jeux devenant<br />

de plus en plus immersifs, je m’attends à<br />

une hausse de la demande pour de telles<br />

applications sur le marché professionnel<br />

dans les années à venir.<br />

Quelles technologies existent sur ce<br />

marché ? Que propose le Groupe ESI<br />

dans ce domaine ?<br />

La visualisation stéréoscopique en temps<br />

réel est le fondement de toute solution de<br />

réalité virtuelle. Pour devenir une solution<br />

immersive, il est nécessaire d’ajouter un<br />

système de tracking qui détermine la position<br />

de l’utilisateur en temps réel pour<br />

pouvoir générer des images à la seconde<br />

en fonction de la perspective de l’utilisateur.<br />

Le troisième composant majeur d’un<br />

système de tracking sont les périphériques<br />

3D/6D, des appareils qui permettent à<br />

l’utilisateur de contrôler le logiciel et d’interagir<br />

avec le monde virtuel. Pour créer<br />

une interaction encore plus intuitive, des<br />

périphériques tactiles essaient de compenser<br />

l’absence d’une personne réelle.<br />

ESI, à travers sa solution IC.IDO, fournit<br />

des solutions de réalité virtuelle pour l’ingénierie,<br />

le manufacturing, la vente et<br />

l’après-vente, qui restent fidèles aux<br />

exigences en matière d’ingénierie, de<br />

manufacture, de vente et d’après-ventes,<br />

permettant aux entreprises de s’engager<br />

de manière collaborative avec un produit<br />

virtuel. Par exemple, les utilisateurs<br />

peuvent réaliser des études d’ingénierie<br />

multi-sites, procéder aux études de faisabilité,<br />

anticiper la maintenabilité d’un<br />

produit quel qu’il soit, ou encore présenter<br />

virtuellement un produit à son client.<br />

Quelles sont, selon vous, les perspectives<br />

de ce marché ?<br />

Je suis convaincu que les grandes tendances<br />

s’orientent vers une augmentation<br />

significative du nombre de produits com -<br />

plexes, une réduction du délai de mise sur<br />

le marché, notamment liés à la pression<br />

toujours croissantes des coûts, et de par<br />

l’arrivée de la 3D immersive dans le<br />

secteur du divertissement. Ces phénomènes<br />

vont entrainer une forte demande<br />

pour les technologies de réalité virtuelle<br />

et les solutions de prototypage virtuel qui<br />

à elles deux permettront de gérer les<br />

complexités liées au développement d’un<br />

produit de manière efficace et opportune.<br />

Notre mission est de fournir à nos clients<br />

les bonnes solutions leur permettant d’innover<br />

et donc de fournir des produits<br />

compétitifs à leurs propres clients. En<br />

combinant ses solutions de prototypage<br />

virtuel avec les technologies immersives<br />

de réalité virtuelle et en offrant aux acteurs<br />

de l’Ingénierie des outils novateurs et en<br />

phase avec leurs besoins, je suis certain<br />

que nous remplirons nos engagements et<br />

renforcerons définitivement notre position<br />

sur le marché ●<br />

Propos recueillis<br />

par Olivier Guillon<br />

E S S A IS & SI M U LA T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 1


Interview<br />

Quel avenir pour la simulation 3D ?<br />

Keonys, société de conseil et d’intégration en solutions de gestion du cycle<br />

de vie des produits (PLM ou Product Lifecycle Management) et premier<br />

distributeur mondial des solutions de Dassault Systèmes, vient de signer<br />

un contrat avec un spécialiste dans la conception de bateau de dépollution.<br />

La spin-off de DS fournira sa solution Simulia pour aider la start-up<br />

bretonne Ecoceane à accélérer ses phases de conception. L’occasion d’interroger<br />

Julien Croué, responsable de l’équipe de Simulation de Keonys.<br />

Selon lui, cette technologie présente un avantage certain dans la réduction<br />

du temps de cycle des essais et un réel potentiel de croissance dans<br />

les années à venir.<br />

En quoi consiste ce projet avec<br />

Ecoceane ?<br />

Il s’agit d’un client qui conçoit,<br />

fabrique et commercialise des<br />

bateaux antipollution munis de<br />

bras pour ramasser le plus de<br />

composants polluants et de dé -<br />

chets possible. Mais l’un des bras<br />

a cassé si bien que la direction et<br />

les ingénieurs ont voulu savoir pourquoi<br />

cet élément avait cédé et comment faire<br />

pour résoudre ce problème. Le projet avec<br />

la société Ecoceane a permis aussi de<br />

faire évoluer des alternatives de design<br />

avant de procéder à des tests en environnement.<br />

L’idée est de savoir par exemple<br />

s’il est envisageable d’intégrer un équipement<br />

à tel ou tel endroit. La simulation, à<br />

travers le logiciel Simulia, a permis de<br />

répondre à ces questions mais aussi de<br />

savoir quels critères une pièce ou un appareil<br />

doivent respecter pour être intégrés<br />

dans le système.<br />

Ces outils 3D permettent de répondre à<br />

toutes ces exigences et de réduire considérablement<br />

les temps de cycles consacrés<br />

aux tests et au développement.<br />

<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Tout<br />

d’abord, à combien de clients<br />

vous adressez-vous ?<br />

Nicolas Croué : Keonys a dans<br />

son portefeuille environ 1 500<br />

clients qui vont des gros bureaux<br />

d’études dans l’aéronautique et<br />

l’automobile à des PME et de petits<br />

industriels.<br />

Naturellement, nous ne proposons pas les<br />

mêmes solutions ; les bureaux d’études<br />

par exemple souhaitent simuler le plus en<br />

amont possible leurs travaux de conception,<br />

ce qui n’est pas forcément le cas<br />

pour de plus petits laboratoires.<br />

Qu’apporte la 3D par rapport aux<br />

essais et aux tests en environnement<br />

?<br />

La première chose à avoir à l’esprit est<br />

que la simulation, y compris en 3D, n’a<br />

pas pour ambition de remplacer l’essai en<br />

tant que tel. Il vise plutôt à réduire les<br />

temps de cycles comme évoqué précédemment.<br />

Concrètement, deux aspects se<br />

distinguent : la simulation, qui se trouve<br />

en amont des essais et qui sert à vérifier<br />

ou à identifier les points critiques à améliorer<br />

durant la phase d’essais. Le second<br />

aspect de la 3D concerne cette fois les<br />

moyens d’essais. Celle-ci nous aide à<br />

calculer par exemple les déplacements<br />

d’un objet sur le banc d’essai.<br />

En d’autres termes, cette technologie rend<br />

l’essai plus pertinent car elle permet de<br />

décerner plus rapidement les points<br />

critiques à tester et peut servir à développer<br />

des outils de simulation de robustesse.<br />

Autre atout de la simulation 3D : elle intervient<br />

partout, y compris sur les matériaux<br />

composites.<br />

À quels les obstacles ou limites se<br />

heurte la simulation 3D ?<br />

En intervenant au niveau même de la<br />

conception ou du design, la simulation<br />

devient de plus en plus complexe, d’où un<br />

travail important et permanent de simplification<br />

allant de la géométrie 3D détaillée<br />

à des géométries de calcul. En matière de<br />

3D, il faut rappeler que l’on simule depuis<br />

que l’on possède des ordinateurs ; auparavant,<br />

nous étions confrontés aux puissances<br />

de calcul. Aujourd’hui, il existe<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 2


toujours des freins mais les puissances<br />

sont beaucoup plus fortes si bien que<br />

nous sommes moins bridés par ce pro -<br />

blème ; nous pouvons désormais atteindre<br />

dix à vingt millions de degrés de liberté<br />

en quelques heures contre à peine un<br />

million en vingt-quatre heures ! De plus,<br />

les avancées technologiques nous ont<br />

permis par la suite de coupler les phénomènes<br />

thermiques, mécaniques ou<br />

hydrauliques et de procéder à des opérations<br />

multi-physiques.<br />

Comment est perçue la 3D aujour d’hui<br />

par les industriels ?<br />

La « 3 Dimensions » permet d’aller plus<br />

loin que l’essai, de sécuriser ses données,<br />

de s’assurer de la véracité et de l’exactitude<br />

des résultats obtenus. Il s’agit d’un<br />

élément de confiance tant pour celui qui<br />

effectue des essais que pour l’industriel<br />

qui a externalisé une partie de ses opérations.<br />

Un argument auquel de nombreux<br />

clients sont de plus de plus sensibles.<br />

Enfin, la 3D peut également aider les<br />

industriels dans le maintien en état de<br />

leurs systèmes en reprenant eux-mêmes,<br />

grâce à des solutions de plus en plus<br />

accessibles et conviviales, les opérations<br />

de simulation et de vérification.<br />

L’avenir sourit-il à la simulation 3D ?<br />

Les avis divergent, mais je pense personnellement<br />

que l’on n’a pas fini de travailler<br />

avec les couplages de simulation, à<br />

l’image de l’ingénierie système ou la simulation<br />

3D. Ces domaines présentent de<br />

réelles avancées. Mais de telles technologies<br />

présentent également un vrai changement<br />

organisationnel puisqu’elles ten -<br />

dent à décloisonner les entreprises en<br />

permettant de faire davantage communiquer<br />

les services entre eux, par exemple<br />

entre les bureaux d’études et la production.<br />

Mais pour l’heure, les organisations<br />

manquent encore de maturité.<br />

Autre voie d’avenir, la consommation<br />

d’énergie fait partie des enjeux pour les<br />

cinq à dix années à venir. Pourquoi ?<br />

Parce que les technologies de simulation<br />

3D sauront prédire avec précision quelles<br />

sont les consommations d’un appareil ou<br />

d’un système. Certes, certaines technologies<br />

le font déjà mais on arrivera à l’avenir<br />

à être de plus en plus précis et pertinent.<br />

En d’autres termes, dans ce domaine, il<br />

n’y a plus de limite technologique ; nous<br />

possédons en effet aujourd’hui des moyens<br />

logiciels nécessaires pour augmenter la fiabilité.<br />

Ce n’est plus qu’un problème organisationnel.<br />

Il y a encore du travail à faire<br />

dans le domaine de la fiabilité des informations,<br />

de la traçabilité ou encore de la<br />

sécurité. Actuellement, de grandes opérations<br />

de rachats de sociétés s’opèrent en<br />

ce moment pour centraliser et coupler les<br />

solutions multiphysiques, et ce jusqu’aux<br />

calculateurs de systèmes embarqués.<br />

Autre sujet qui a le vent en poupe, la simulation<br />

dématérialisé. Il s’agit d’un sujet fort<br />

qui fait l’objet d’un intérêt croissant lors<br />

des phases de R&D. Tous les grands noms<br />

du secteur s’y mettent et portent un réel<br />

intérêt dans tout ce qui peut « démocratiser<br />

» l’accès à la simulation.<br />

L’idée est de concevoir des solutions à la<br />

fois simples d’utilisation ou dans leur mise<br />

en pratique et nettement moins coûteuses.<br />

Enfin, l’un des enjeux majeurs est de<br />

toujours mieux comprendre les résultats<br />

de calculs et donc de mieux les interpréter<br />

en fonction du point de vue de l’entreprise.<br />

On apprend tous de nos erreurs.<br />

C’est pourquoi nous avons mis en place<br />

des outils méthodiques pour les guider<br />

dans la meilleure utilisation. C’est en<br />

quelque sorte notre rôle d’expert. Mais<br />

nous pouvons aussi dimensionner une<br />

offre hardware ou software en fonction<br />

des besoins ●<br />

Propos recueillis par<br />

Olivier Guillon<br />

Ecoceane choisit Simulia<br />

pour concevoir ses prochains navires de dépollution<br />

Keonys a signé un nouveau contrat avec Ecoceane, PME bretonne, qui conçoit et commercialise<br />

des navires polyvalents pour le ramassage des hydrocarbures et déchets solides flottants en<br />

mer. Après avoir choisi les solutions Catia, Delmia et 3DVia pour accélérer ses performances<br />

dans la conception, la fabrication et la commercialisation de ses navires, le dépollueur hauturier<br />

français Ecoceane exploite désormais la maquette numérique 3D pour faire de la simulation. «<br />

Avec la solution Simulia, nous améliorerons la capacité d’aspiration des hydrocarbures de nos<br />

bateaux. Nous avions jusqu’alors de nombreuses itérations et modifications qui nous faisaient<br />

perdre un temps précieux. Nos nouveaux projets nous conduisent à construire des bateaux de<br />

plus en plus gros, passant de quarante à soixante-dix mètres, et dans les mêmes délais de<br />

fabrication, soit douze mois », explique Benjamin Lerondeau, architecte naval et responsable<br />

du bureau d’études chez Ecoceane.<br />

Benjamin Lerondeau explique que « les experts Simulia de Keonys nous ont aidé à résoudre<br />

de nouvelles contraintes industrielles et à construire une chaîne de simulation complète intégrant<br />

logiciel, service et matériel informatique. Grâce à cette solution, nous pourrons fiabiliser nos<br />

systèmes et réaliser les modifications appropriées. Nous validerons en amont le bon<br />

fonctionnement du navire en condition d’exploitation sans avoir à recourir au préalable à la<br />

première mise à l’eau d’un prototype. Nous pourrons ainsi concevoir le bon bateau du premier<br />

coup, ce qui représente un gain de temps considérable pour accélérer notre innovation.»<br />

« Nous sommes très heureux de l’ascension de Ecoceane, une start-up française qui fait des<br />

choix technologiques audacieux et innovants pour conquérir de nouvelles parts de marché et<br />

étendre sa notoriété à de nombreux pays étrangers, a déclaré Jacques Bacry, vice-président<br />

de Keonys. Nous accompagnons l’évolution de Ecoceane depuis 2010. Simulia vient compléter<br />

leur système d’information PLM et leur permettra d’optimiser les cycles de développement, de<br />

conception et de fabrication de leurs produits, véritable levier de croissance et de compétitivité<br />

pour notre client. »<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 3


Innovation<br />

L'Onera invente la photographie<br />

instantanée des ondes électromagnétiques<br />

Une opération qui prenait autrefois plusieurs mois pourra désormais s’effectuer<br />

instantanément. Voici l’ambition de l’Onera qui a humblement présenté<br />

un procédé innovant dans l’imagerie des ondes électromagnétiques. Son nom ?<br />

EMIR (ElectroMagnétique Infrarouge), une solution qui permet de photographier<br />

l’intensité précise des ondes sur une très grande gamme de fréquences.<br />

Interview<br />

d’Emmanuel Rosencher,<br />

directeur scientifique<br />

général de l’Onera<br />

Au mois de juillet dernier, l’Onera a créé<br />

l’événement en présentant à Palaiseau un<br />

procédé simple dans son principe et dans<br />

sa mise en œuvre, ouvrant pourtant à de<br />

très nombreuses applications. Le cœur<br />

repose sur un film composé de couches<br />

métalliques et de polymères capables<br />

d’absorber une partie de l’onde pour la<br />

transformer en chaleur.<br />

Une caméra thermique ultrasensible à<br />

optique infrarouge permet de mesurer<br />

avec précision les élévations de température.<br />

La parfaite connaissance du processus<br />

physique de conversion énergétique<br />

du film fournit une excellente quantification<br />

des niveaux de rayonnement et une<br />

visualisation édifiante. L’image est obtenue<br />

quasi-instantanément.<br />

Le dispositif se compose d’une caméra<br />

infrarouge, d’une feuille en polymère<br />

isolante et d’un film métallique. En absorbant<br />

le champ, le film métallique s’échauf -<br />

fe puis chauffe à son tour l’isolant. La<br />

mesure est alors réalisée grâce à une<br />

caméra thermique. Les données sont<br />

ensuite transmises par ordinateur de<br />

façon à obtenir une cartographie des<br />

ondes absorbées. Un déplacement du film<br />

dans l’espace permet d’effectuer des<br />

tomographies et de caractériser la scène<br />

du point de vue électromagnétique en 3D.<br />

Des atouts majeurs<br />

pour l’industrie<br />

Ce procédé présente plusieurs atouts<br />

majeurs. Tout d’abord, techniquement, il<br />

permet d’optimiser l’émission des ondes<br />

en termes de direction de manière à obtenir<br />

une concentration plus efficace de<br />

l’énergie. Il permet également d’isoler les<br />

champs d’ondes électromagnétiques afin<br />

d’éviter les perturbations qui brouillent les<br />

systèmes électroniques (crucial pour les<br />

satellites, l’aviation civile, etc.)<br />

Grâce à cette technologie innovante, il est<br />

alors possible de maîtriser les risques de<br />

fuites de rayonnement là où il doit rester<br />

confiné (tant dans le domaine aérospatial<br />

que dans la vie quotidienne). Par ailleurs,<br />

ce procédé ouvre de nouvelles perspectives<br />

en répondant aux préoccupations<br />

majeures de l’industrie sur la compatibilité<br />

des champs électromagnétiques, la<br />

caractérisation d’antennes innovantes, le<br />

diagnostic de matériels existants (fuites<br />

de micro-ondes), prévention contre les<br />

agressions électromagnétiques, etc.<br />

<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Quel est l’objet<br />

de cette innovation ?<br />

Emmanuel Rosencher : Concrètement,<br />

si vous prenez une petite antenne sous<br />

forme d’un bout de fil et que vous souhaitez<br />

savoir quel champ magnétique celleci<br />

va émettre, on le sait exactement, il n’y<br />

a pas besoin de cette technologie. Mais il<br />

s’agit plutôt des antennes que l’on trouvait<br />

à l’époque. Aujourd’hui, nous sommes<br />

au XXI e siècle et les antennes sont extrêmement<br />

complexes, il y a des champs<br />

électromagnétiques partout et savoir<br />

comment ces champs se répartissent<br />

partiellement devient de plus en plus<br />

compliqué. On a besoin de savoir com -<br />

ment ces champs se répartissent pour une<br />

connaissance immédiate et donc d’outils<br />

nous permettant de visualiser ces champs<br />

pour obtenir une imagerie de ces champs<br />

magnétiques qui ne sont plus accessibles<br />

par le calcul.<br />

Qu’apporte EMIR* ?<br />

Cette technologie est particulièrement intéressante<br />

à plusieurs niveaux. Tout d’abord,<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 4


pour s’assurer qu’il n’y a pas de fuite de champ électromagnétique<br />

d’un four à micro-ondes par exemple, ce qui peut être à la<br />

fois dangereux pour la santé mais aussi pour toute l’électronique<br />

qui se trouve autour. Elle peut s’appliquer aussi dans l’aéronautique<br />

et dans les avions pour protéger l’électronique à bord des<br />

champs électromagnétiques très complexes qui entourent l’appareil.<br />

Ainsi, sans technique d’imagerie, vous n’avez aucune<br />

chance de prévoir ce qui va se passer. C’est le cas désormais :<br />

nous pouvons enfin obtenir une image des chocs des champs<br />

de fréquence et électromagnétiques comme on est capable d’imager<br />

une onde sismique par exemple.<br />

Qu’apporte cette expérience réalisée avec un téléphone<br />

cellulaire ?<br />

Vis-à-vis du téléphone et de cette expérience, il s’agit là plus d’un<br />

travail didactique : nous savions comment le champ était émis,<br />

c’est-à-dire dans la direction opposée de l’oreille. Mais cela<br />

permet de visualiser de façon simple comment ce champ est<br />

émis. Il faut savoir qu’il existe des laboratoires – pourtant sérieux<br />

et certifiés – qui mettent des mois à fournir la même image, qui<br />

font tourner des antennes minuscules autour du téléphone pour<br />

reconstituer le champ électromagnétique. Cela met énormément<br />

de temps alors qu’ici, l’opération est instantanée et les résultats<br />

sont visibles de suite. Pour cette expérience, on n’a évidemment<br />

rien appris ; l’idée était plutôt de procéder à une démonstration de<br />

la technique.<br />

Quel impact cela va-t-il avoir sur les mesures prises dans<br />

les milieux industriels ?<br />

Comme le champ électromagnétique est invasif – c’est-à-dire<br />

qu’il y en a partout – et que ces champs interagissent les uns<br />

avec les autres, nous allons nécessairement avoir besoin de s’assurer<br />

que des régions sont protégées de ces champs, connaître<br />

leur nature et leur répartition dans l’espace. Car si l’on mesure un<br />

champ magnétique à un endroit et que celui-ci est conforme à<br />

la législation en vigueur, à savoir 40 volts par mètre, cela ne<br />

voudra pas dire pour autant qu’il ne sera pas dix fois supérieur<br />

ailleurs, un peu plus loin dans l’espace.<br />

Pour être sûr de mesurer précisément ce champ, on avait besoin<br />

de ce nouvel outil, à savoir une caméra qui retransmet l’image<br />

des ondes optiques.<br />

Qui se montre aujourd’hui intéressé par cette techno logie ?<br />

Parmi les gens potentiellement intéressés, dont certains nous<br />

ont déjà contactés, figurent des avionneurs qui, comme je le<br />

spécifiais à l’instant, souhaitent mieux protéger leur électronique.<br />

Il y a également des constructeurs automobiles soucieux d’éviter<br />

toute interférence entre leurs circuits électroniques et les champs<br />

électromagnétiques externes ou internes... En somme, tous ceux<br />

qui désirent savoir où se trouvent les ondes.<br />

Une gamme innovante<br />

de systèmes de pilotage de vibrateurs<br />

Entrées-Sorties 24 bits, IEPE, TEDS, COLA, Digital I/O,<br />

Toutes applications de pilotage<br />

Pilotage Multi-vibrateurs MIMO<br />

1 à 4<br />

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DYN 4400<br />

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DYN 4500<br />

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Chassis PXI<br />

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Bose : un niveau de performances<br />

et de support jamais atteint<br />

Dans le domaine du son, Il n’est plus<br />

à démontrer que la reproduction fidèle<br />

du son demande un contrôle parfait<br />

. dans leurs efforts de recherche<br />

permanente, les ingénieurs Bose ont<br />

conçu un nouveau type de moteur<br />

linéaire électromagnétique avec<br />

absence totale de frottement.<br />

Les avantages de cette technologie<br />

Bose sont nombreux :<br />

• Fiabilité quasi absolue<br />

• Maintenance réduite<br />

• Temps d’arrêt réduit au minimum<br />

• Capacités dynamiques sans égal<br />

• Contrôle amélioré<br />

• Précision améliorée<br />

Aujourd’hui cette nouvelle technologie<br />

de moteur linéaire est au Coeur<br />

de toute la gamme de machines<br />

d’essais ElectroForce, lui apportant<br />

la fiabilité et la précision exceptionnelle<br />

attendue par les ingénieurs<br />

d’essais qui doivent créer et valider<br />

les prochaines générations de matériaux<br />

et de composants.<br />

Ainsi, de par son engagement légendaire<br />

dans le support client et avec sa<br />

garantie moteur de 10 ans, le Groupe<br />

ElectroForce Systems de Bose se tient<br />

au coté des chercheurs et concepteurs<br />

du monde entier pour les aider<br />

à concevoir mieux et plus vite.<br />

Olivier Guillon<br />

Toute une gamme de machines d’essais électromagnétiques depuis 0-22N jusque 0-15kN<br />

* ElectroMagnétique Infrarouge (EMIR)<br />

BOSE<br />

ElectroForce Systems Group<br />

Email: electroforce@bose.com<br />

Website: www.bose-electroforce.com<br />

Better products through research<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 5


Technologie<br />

La mesure 3D s'impose<br />

progressivement dans l'industrie<br />

La mesure 3D joue un rôle croissant dans l’industrie et la recherche. Les<br />

instruments de mesure se font de plus en plus précis et obéissent à davantage<br />

de simplicité dans leur utilisation. Cet article présente quelques exemples<br />

de technologies aux applications bien différentes.<br />

tenne puis photographiées selon plusieurs<br />

points de vue. Par triangulation, la position<br />

dans l’espace de chacune des cibles<br />

est obtenue. Résultat de la mesure : un<br />

nuage de points qui conforte le client dans<br />

ses choix techniques.<br />

Le contrôle 3D optique, par contact ou par<br />

photogrammétrie est de plus en plus<br />

répandu. Toutefois, des techniques et des<br />

instruments bien spécifiques sont nécessaires<br />

pour vérifier la conformité des<br />

produits par rapport à des plans de définition<br />

ou aux fichiers de CAO, dans le<br />

cadre de la validation de prototypes, du<br />

lancement d’une pré-série ou encore l’analyse<br />

d’une défaillance. Des laboratoires<br />

existent, à l’exemple du CRT Morlaix, et<br />

interviennent – souvent directement sur<br />

le terrain – pour vérifier que le contrôle<br />

3D est bien conforme aux normes ISO /<br />

GPS et assurer un suivi de process. À titre<br />

d’exemple, un cas d’application s’est<br />

déroulé dans le domaine des télécommunications<br />

afin de contrôler la conformité<br />

d’une antenne radar au Kenya par photogrammétrie.<br />

Située à Malindi, une base<br />

aérospatiale italienne dépendante de l’université<br />

de Rome a pour mission de suivre<br />

le lancement des fusées Ariane et de<br />

surveiller des satellites. Pour le compte<br />

d’une entreprise française sous-traitante<br />

de la base, le CRT de Morlaix a été amené<br />

à s’y déplacer pour contrôler la conformité<br />

du cœur d’une antenne radar par rapport<br />

au cahier des charges. La technique choisie<br />

par les experts du CRT pour cette<br />

mission à l’autre bout du monde : la photogrammétrie.<br />

Des cibles réfléchissantes<br />

sont posées à différents endroits de l’an-<br />

Styl&Tech fait appel<br />

au Surphaser de Faro<br />

pour numériser les pièces<br />

de grande taille<br />

Société spécialisée dans le développement<br />

de produits, Styl&Tech exerce des<br />

activités de design industriel, de génie<br />

mécanique, de prototypage ou encore de<br />

métrologie 3D. Son but est de développer<br />

des produits pour réduire au maximum<br />

leur temps de mise sur le marché.<br />

L’entreprise utilise au quotidien la technologie<br />

3D. Pour réduire le temps nécessaire<br />

à la numérisation 3D de précision<br />

de très grandes pièces, produits ou environnements<br />

physiques, elle a dû évaluer<br />

plusieurs technologies pendant deux ans<br />

avant de choisir le Surphaser 25HSX de<br />

Faro. « Cet instrument nous permet désormais<br />

d’effectuer la numérisation 3D de<br />

produits et d’environnements manufacturiers<br />

en une seule journée. Grâce à cette<br />

technologie, nos clients peuvent désormais<br />

modifier leur produit ou leur usine<br />

plus rapidement, dans un contexte 3D<br />

précis. Il s’agit d’un gain de temps dans<br />

le processus de reproduction 3D estimé<br />

à 60 %, comparativement au processus<br />

traditionnel de production de plans à l’aide<br />

d’un ruban à mesurer », indique-t-on au<br />

sein de la société québécoise.<br />

Faurecia et Creaform,<br />

ensemble dans<br />

le positionnement<br />

des mannequins d’essais<br />

de collision<br />

Spécialisé dans les technologies de<br />

mesure 3D portables, Creaform travaille<br />

désormais avec Faurecia Autositze dans<br />

le développement d’une solution logicielle<br />

pour la mesure et le positionnement de<br />

mannequins. Cette solution logicielle sera<br />

utilisée avec les systèmes de métrologie<br />

3D de Creaform dans des usines de<br />

Faurecia mais elle pourrait aussi trouver<br />

d’autres applications dans d’autres industries<br />

dans le monde. La technologie de<br />

mesure dynamique VXtrack de Creaform<br />

permet la création de solutions individuelles<br />

et personnalisées. Le logiciel pour<br />

le positionnement de mannequins, actuellement<br />

en cours de développement par<br />

Faurecia Autositze, permettra de mesurer<br />

en temps réel et en simultané tous les<br />

points de mesure 3D nécessaires à l’alignement<br />

des mannequins avant l’essai de<br />

collision. En combinant ce logiciel aux<br />

systèmes de mesure 3D optiques et portables<br />

de Creaform, le but est d’obtenir une<br />

solution conviviale, polyvalente et mobile<br />

permettant de réduire les heures de travail<br />

et d’accroître l’exactitude des mesures<br />

comparativement aux autres systèmes ●<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 6


Avis d'expert<br />

Mesure des positions relatives 3D et<br />

des diamètres de particules par FII<br />

Cet article présente la possibilité de mesurer les diamètres et positions<br />

relatives d’un ensemble de particules sphériques avec une précision micronique.<br />

La technique repose sur l’analyse dans l’espace de Fourier 2D associé<br />

des figures d’interférences créées lorsque ces gouttes sont éclairées par<br />

un pulse laser. L’analyse est effectuée sur des images simulées par un code<br />

de théorie de Lorenz-Mie champ proche. Le rôle de la caméra d’enregistrement<br />

(résolution, effet Moiré) est pris en compte dans l’analyse.<br />

L’étude des milieux diphasiques dispersés<br />

nécessite la compréhension des interactions<br />

entre particules (gouttelettes liquides,<br />

particules solides, ou bulles)<br />

transportées dans ces milieux. Pour atteindre<br />

cette connaissance, il faut mesurer le<br />

plus précisément possible les paramètres<br />

clés qui caractérisent ces particules :<br />

distances inter-particules, diamètres,<br />

composition ou température.<br />

L’holographie numérique est la technique<br />

la plus utilisée pour reconstruire les positions<br />

3D absolues et les diamètres d’un<br />

ensemble de particules. Dans cette approche,<br />

les particules sont éclairées par un<br />

faisceau laser. Les interférences entre un<br />

faisceau de référence et la lumière diffusée<br />

par les particules sont enregistrées et<br />

étudiées pour reconstruire le champ de<br />

particules. Toutefois, l’holographie numérique<br />

présente quelques limitations. Le<br />

temps de calcul est élevé, la précision de<br />

la mesure de la position le long de l’axe<br />

de visée de la caméra CCD est inférieure à<br />

la précision des mesures sur les deux<br />

autres axes et la précision de mesure de la<br />

taille est limitée.<br />

L’Imagerie Interférométrique de Fourier<br />

(FII, Briard et al. [2011]) est une technique<br />

alternative qui permet de reconstruire les<br />

positions 3D relatives d’un champ de particules<br />

avec une précision micronique identique<br />

sur les trois directions. De plus, le<br />

temps de calcul de la reconstruction est<br />

plus court que pour l’holographie.<br />

L’introduction de la technique FII a été réalisée<br />

dans le cadre restreint de nuages mono<br />

dispersés. L’objectif de cette contribution<br />

est d’étendre le domaine d’application de<br />

la FII aux nuages polydispersés. Cet article<br />

est organisé comme suit. La section 2 est<br />

un rappel des principes de la FII. La section<br />

3 est dédiée à la mesure du diamètre des<br />

particules via l’analyse des taches dans<br />

l’espace associé de Fourier. La section 4 est<br />

dédiée à la mesure des positions 3D relatives<br />

des particules. La section 5 présente<br />

un exemple d’analyse complète, permettant<br />

Figure 1. Principe de l’imagerie interférométrique de Fourier des particules éclairées<br />

par un pulse laser diffusent de la lumière dans une direction θ 0 vers une camera CCD.<br />

Figure 2. Exemple de simulation<br />

numérique d’une image enregistrée par<br />

la caméra CCD pour trois gouttes d’eau<br />

de tailles et de positions quelconques.<br />

La collection était à 20° avec un angle<br />

d’ouverture de 10°<br />

(noté 20±5° dans la suite de l’article)<br />

de mesurer positions 3D et diamètres d’une<br />

section d’un nuage. La section 6 est une<br />

conclusion.<br />

Principe de l’imagerie<br />

interférométrique<br />

de Fourier (FII)<br />

Lorsqu’un faisceau laser éclaire une particule<br />

sphérique et transparente, les lumières<br />

réfléchies et réfractées par la particule interfèrent<br />

et des franges d’interférences peuvent<br />

être enregistrées sur une caméra CCD. König<br />

et al.[1986] ont montré que l’étude de ces<br />

franges permet la mesure du diamètre de la<br />

particule éclairée. Si plusieurs particules sont<br />

simultanément éclairées par un pulse laser,<br />

alors elles se comportent comme des sources<br />

d’ondes lumineuses qui interfèrent entre<br />

elles. Ces franges d’interférences dépendent<br />

de la position 3D des particules, de leur<br />

diamètre et indice de réfraction... Une partie<br />

de ces franges d’interférences peut être<br />

enregistrée par une caméra CCD (voir<br />

Figure 1). L’analyse des franges d’interférences<br />

enregistrées doit permettre d’extraire<br />

les informations : position 3D, diamètre et<br />

indice de réfraction,...<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 8


Figure 3. Transformée de Fourier 2D<br />

de l’image enregistrée par la caméra<br />

avec une pondération de Blackman- Harris<br />

Figure 4. En diffusion avant, réflexion (ordre p=0) et réfraction(ordre p=1) de<br />

la lumière par deux particules sphériques de centre G 1 (x 1 ,y 1 ,z 1 )<br />

et G 1 (x 1 ,y 1 ,z 1 )<br />

Notre étude se place dans le cadre de la<br />

diffusion vers l’avant, c’est-à-dire que θ 0<br />

est compris entre 20° et 90°. Un code<br />

écrit par Wu et al. [2011] et basé sur la<br />

théorie de Lorenz-Mie (champ proche),<br />

simule l’enregistrement d’une image par<br />

la caméra CCD (voir figure 2).<br />

Le système de franges est d’autant plus<br />

complexe que le nombre de particules<br />

dans le volume d’analyse est élevé. De<br />

plus, il est altéré par l’effet Moiré (souséchantillonnage<br />

des franges dû à la résolution<br />

limitée de la caméra CCD). La<br />

figure 3 est la transformée de Fourier 2D<br />

de l’image présentée dans la figure 2.<br />

Dans l’espace associé de Fourier,<br />

plusieurs taches sont observées. Elles<br />

possèdent toutes un axe de symétrie<br />

parallèle à la direction η. Chaque tache<br />

correspond à un système de franges d’interférences,<br />

c’est-à-dire à un couple de<br />

particules. Le nombre de taches est une<br />

mesure du nombre de particules éclairées.<br />

La topographie de chaque tache code les<br />

tailles du couple de particules : c’est l’objet<br />

de la section 3. La position d’une tache<br />

relativement au centre de l’espace de<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 2 9


Fourier code les positions relatives du<br />

couple de particules dans l’espace réel<br />

3D.<br />

Topographie des taches dans l’espace<br />

associé de Fourier<br />

Pour un couple de particules, en diffusion<br />

avant, les franges d’interférences sont principalement<br />

dues aux interférences entre<br />

rayons lumineux d’ordre p=0 (réfléchis) et<br />

ceux d’ordre p=1 (réfractés) provenant de<br />

ces deux particules (voir Figure 4). Nous<br />

négligeons les rayons d’ordres supérieurs<br />

qui transportent moins d’énergie.<br />

La figure 5 représente le profil d’une tache<br />

le long de la direction η. Ce profil comporte<br />

plusieurs pics. À chaque pic correspond<br />

une fréquence de franges d’interférences<br />

entre deux rayons lumineux.<br />

Le pic qui possède le niveau le plus<br />

intense (pic n°2 sur la figure 5) corres -<br />

pond aux interférences entre rayons<br />

réfractés ou aux interférences entre les<br />

rayons réfléchis par les deux particules,<br />

en accord avec la direction θ 0 .<br />

Les 2 autres pics, aux extrémités de la<br />

tache (pics n°1 et n°3 sur la figure 5),<br />

correspondent aux interférences entre les<br />

rayons lumineux réfractés par l’une des<br />

deux particules, et les rayons lumineux qui<br />

sont réfléchis par l’autre particule.<br />

En raisonnant sur les chemins optiques,<br />

les écarts de position entre les maxima<br />

locaux (voir figure 5) sont reliés aux rayons<br />

R i des deux particules (voir équation 1, les<br />

grandeurs N 1,2 et R 1,2 font référence soit<br />

à la particule « 1 », d’indice de réfraction<br />

N 1 et de rayon R 1 , soit à la particule « 2 »<br />

d’indice de réfraction N 2 et de rayon R 2 ) :<br />

Figure 5. Exemple de profil de tache pour deux gouttes d’eau de 80 et 100 µm,<br />

à θ 0 =20±5°<br />

taches permet de retrouver les tailles des<br />

particules et leurs positions dans l’espace<br />

associé de Fourier, puis d’obtenir leurs<br />

positions relatives 3D. C’est l’objet de la<br />

section suivante.<br />

Mesure de positions<br />

relatives 3D d’un ensemble<br />

de particules de diamètres<br />

différents<br />

Les rayons de référence (voir figure 4) sont<br />

des rayons lumineux fictifs qui passent par<br />

les centres des particules et sont déviés<br />

dans la direction θ 0 . La différence de<br />

chemin optique entre les rayons de référence,<br />

qui dépend de la position 3D d’une<br />

particule par rapport à l’autre, définit la<br />

position (η,ζ) d’une tache dans l’espace<br />

associé de Fourier (voir équation 2).<br />

confondues. La mesure de la position (η,ζ)<br />

de la tache est alors aisée (Briard et al.<br />

[2011]).<br />

Pour des particules de caractéristiques<br />

différentes et sans connaître leur diamètre,<br />

la mesure de la position η de la tache<br />

peut être approchée en considérant<br />

qu’elle correspond à la moyenne des positions<br />

de ses maxima locaux.<br />

Cependant, l’incertitude sur la mesure de<br />

coordonnées relatives x2-x1 et z2-z1 est<br />

conséquente. Lorsque les diamètres des<br />

particules sont connus (voir section 3), la<br />

position η de la tache est calculée précisément.<br />

Les positions relatives 3D des particules<br />

sont déterminées avec une précision<br />

micronique.<br />

La constante C se calcule à partir de paramètres<br />

expérimentaux sans rapport avec<br />

les particules (résolution de la caméra<br />

CCD, longueur d’onde du faisceau incident...).<br />

Cette équation montre également<br />

que les écarts ∆η i dépendent des indices<br />

de réfraction N i des particules. Cet aspect<br />

sera négligé dans cet article, en raison de<br />

la faible sensibilité de la diffusion avant à<br />

l’indice réfraction. La topographie des<br />

Avec deux caméras CCD dans deux directions<br />

θ 0 différentes, la mesure des positions<br />

des taches sur la caméra permet<br />

d’extraire les positions relatives 3D des<br />

particules. Dans le cas particulier où les<br />

deux particules ont le même indice de<br />

réfraction et la même taille, la position<br />

(η,ζ) de la tache et la positions de la<br />

moyenne de ses maximas locaux sont<br />

Exemple de mesure<br />

de positions relatives 3D<br />

et de diamètres<br />

d’un ensemble<br />

de 6 particules<br />

La figure 6 montre un exemple d’images<br />

simulées et leur transformée de Fourier<br />

bi-dimensionnelle pour 6 particules dans<br />

le volume d’analyse. Dans cet exemple,<br />

les particules, d’un indice de réfraction de<br />

1,333, sont disposées au hasard dans un<br />

volume de 600 µm de coté et leurs diamè-<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3 0


tres, également définis au hasard, sont<br />

compris entre 20 et 100 µm.<br />

Les deux caméras ont des directions de<br />

visée θ 0 de 20±5° et 90±5°. Elle sont<br />

situées à 1 m des particules et ont une<br />

résolution de 512*512 pixels. La longueur<br />

d’onde du faisceau incident est de<br />

0.532 µm.<br />

L’asymétrie des profils des taches permet<br />

de lever complètement les ambiguïtés de<br />

signes sur les positions relatives. Les positions<br />

relatives des particules et leurs<br />

diamètres sont extraits avec une erreur<br />

maximale de 2 µm. La figure 7 compare<br />

le champ de particules initial au champ<br />

reconstruit.<br />

Conclusion<br />

et perspectives<br />

Figure 6. Simulation d’images enregistrées et leur espace de Fourier associé<br />

pour 6 particules dans le volume d’analyse, dans une direction θ 0 de 20°<br />

(figures a et c ) et une direction θ 0 de 90°(figures b et d)<br />

Une technique de mesure des diamètres<br />

et des positions relatives 3D d’un ensemble<br />

de particules a été introduite.<br />

La précision des mesures (diamètre et<br />

position) est micronique.<br />

La prochaine étape de ce travail est la<br />

validation expérimentale des concepts<br />

introduits. L’indice de réfraction est un<br />

paramètre important qui donne des informations<br />

sur la composition chimique des<br />

particules ou sur leur température. Aussi,<br />

l’extension de la FII à la mesure de la<br />

partie réelle de l’indice de réfraction est<br />

envisagée ●<br />

Paul Briard (1) ,<br />

Sawitree Saengkaew (1) ,<br />

Siegfried Meunier-Guttin-Cluzel (1) ,<br />

Xue Cheng Wu (2) ,<br />

Ling Hong Chen (2)<br />

et Gérard Grehan (1)<br />

Figure 7. Comparaison entre le champs de particule inital (en rouge) et le champ<br />

reconstruit (en blanc)<br />

1 : UMR 6614/Coria, CNRS/Université et<br />

Insa de Rouen, Département Optique &<br />

Laser, BP 8, 76800 Saint Etienne du<br />

Rouvray, France<br />

2 : State key Laboratory of Clean Energy<br />

Utilization, Institute for Thermal Power<br />

Engineering, Zhejiang University, 38#, Zheda<br />

Road, Hangzhou, 310027, China<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3 1


Point de vue<br />

Réduire le coût et les temps de cycle<br />

des tests physiques<br />

Responsable de tout le développement d’application sur le marché européen<br />

pour le groupe JSP*, Bert Suffis nous explique à travers cet article et l’interview<br />

qui suit que si la simulation présente aujourd’hui des avantages incontestés,<br />

les tests physiques demeurent incontournables. S’il faut s’en accommoder,<br />

des solutions permettent toutefois de réduire considérablement les coûts et<br />

les temps de cycle des opérations de test à l’exemple de l’Arpro ® , un produit<br />

conçu à base de polypropylène expansé et de thermoplastiques.<br />

Dans tous les secteurs, et pas seulement<br />

l’automobile, il est primordial de concevoir<br />

des produits qui peuvent rapidement être<br />

mis sur le marché. Toutefois, pour les<br />

produits utilisés comme protection phy sique,<br />

force est de constater que l’on ne peut<br />

passer outre des tests physiques pour vérifier<br />

les performances des produits et s’assurer<br />

qu’ils répondent à des exigences de<br />

sécurité de plus en plus rigoureuses.<br />

Que le composant requis soit complexe ou<br />

non dans sa conception, la durée et le<br />

coût des essais virtuels et de la création<br />

du prototype sont en fait sensiblement les<br />

mêmes. Malheureusement, pour la plupart<br />

des matériaux, la mise au point d’un prototype<br />

physique capable de garantir en<br />

conditions de test les mêmes performances<br />

que le produit fini dans la vie réelle<br />

reste difficile et parfois même insurmontable.<br />

Un grand nombre de matériaux utilisés<br />

généralement pour les applications de<br />

protection ne se prêtent pas facilement à<br />

la création de prototypes, ceci en raison<br />

du prix de l’outillage nécessaire et du fait<br />

que rares sont les prototypes qui peuvent<br />

s’autoriser un grand nombre de différences<br />

avec le produit final en termes de<br />

caractéristiques physiques.<br />

Toujours est-il que le coût des réglages à<br />

apporter une fois que le prototype phy sique<br />

a été testé peut rapidement grimper,<br />

notamment si plusieurs ajustements sont<br />

nécessaires. Par conséquent, la plupart du<br />

temps bon nombre de designers repoussent<br />

les tests physiques jusqu’au dernier<br />

moment possible, préférant investir considérablement<br />

dans l’ingénierie et les<br />

ressources en FEA (analyse par éléments<br />

finis) et les essais virtuels dans un effort de<br />

se rapprocher le plus possible du produit<br />

fini au stade du prototype.<br />

Répondre aux exigences<br />

de sécurité<br />

Or, même en exploitant les progrès techno -<br />

logiques dans la FEA et les autres logiciels,<br />

jusqu’à quel point ces résultats peuvent-ils<br />

être réellement fiables ? La FEA n’est<br />

fiable que lorsque l’on a pu prouver une<br />

bonne corrélation, ce qui implique de<br />

nombreux cas de tests virtuels et<br />

physiques parallèles, ainsi que des caractérisations<br />

des matériaux et éventuellement<br />

le développement de modèle de<br />

matériau FEA. De plus, peu importe le<br />

niveau de détail du test virtuel, le fait est<br />

qu’il reste virtuel, sans aucune garantie<br />

que les résultats pourront être reproduits<br />

dans un scénario réel de collision, notamment<br />

dans le cas de matériaux nouveaux<br />

ou jamais testés. De plus, comme avec<br />

n’importe quel système, la qualité des<br />

résultats obtenus est à la mesure des<br />

informations fournies.<br />

Toutefois, les développements de matériaux<br />

ultralégers comme Arpro ® permettent<br />

désormais aux concepteurs de réduire<br />

de moitié le temps et le coût de la FEA tout<br />

en garantissant des tests de collision<br />

simples et fiables. Ces matériaux sont utilisés<br />

dans des applications de sécurité capitales<br />

depuis de nombreuses années. De<br />

ce fait, une grande quantité de données<br />

sont disponibles sur les performances du<br />

matériau dans un large éventail de conditions<br />

différentes et après avoir été soumis<br />

à une grande variété de sources d’impacts,<br />

et ce, en fonction des critères de<br />

taille, de forme et de vitesse. Ces données<br />

permettent d’une part aux designers de<br />

créer des modèles virtuels pour la FEA<br />

potentiellement plus précis et plus en<br />

accord avec les exigences de sécurité dès<br />

le premier essai. D’autre part, la possibilité<br />

de travailler en étroite collaboration avec<br />

le fabricant du produit ultraléger, permet<br />

d’avoir accès à une mine de connaissances<br />

sur les capacités du matériau et sur<br />

son adaptabilité à une application donnée.<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3 2


Des essais physiques<br />

incontournables<br />

Peut-être plus important encore, les<br />

performances physiques du prototype<br />

peuvent être garanties afin de reproduire<br />

celles du produit fini puisque c’est exactement<br />

le même matériau qui est utilisé.<br />

Pour dire les choses plus simplement, il<br />

est aussi proche que possible du scénario<br />

réel.<br />

En attendant, compte tenu du fait que<br />

les prototypes pour les essais physiques<br />

peuvent être rapidement créés avec des<br />

matériaux légers à partir d’un design<br />

basique utilisant un équipement CNC<br />

simple en l’espace de quelques jours, il<br />

est inutile d’investir dans de nombreux<br />

outils. Même à l’issue du test, et étant<br />

donné la précision de la FEA qui s’appuie<br />

sur un plus grand nombre de données, il<br />

est rare que plus d’un groupe de modifications<br />

de design soit nécessaire. Au<br />

contraire, généralement avec des matériaux<br />

légers, le premier test correspond<br />

à la troisième boucle d’optimisation de<br />

l’essai virtuel utilisant des matériaux<br />

alternatifs.<br />

Pour finir, la réglementation imposera invariablement<br />

un essai physique pour vérifier<br />

les performances avant la mise sur le<br />

marché d’un composant ou produit de<br />

protection. On ne peut tout simplement<br />

pas l’éviter. C’est pourquoi il faut tendre<br />

vers une réduction des coûts et de temps<br />

à ce stade du process en utilisant, dans<br />

la mesure du possible, des matériaux<br />

agréés qui permettent une FEA plus<br />

précise, plus simple, et la création rapide<br />

de prototypes physiques ●<br />

Bert Suffis, directeur des ventes,<br />

développement et applications –<br />

Arpro®, JSP<br />

* JSP est leader mondial pour la production<br />

et le développement d’Arpro® (produit<br />

majeur pour les secteurs de l’automobile, du<br />

conditionnement et des produits grand<br />

public) et de ses nombreuses applications.<br />

Cette société internationale possède des<br />

succursales commerciales, des usines et des<br />

centres de R&D en EMEA, en Asie et aux<br />

Amériques.<br />

3 questions à Bert Suffis<br />

<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Quelles contraintes rencontrent aujourd’hui les industriels ?<br />

Bert Suffis<br />

Tous sont confrontés à la réduction des coûts et des délais dans la phase de développement d’un nouveau produit ou d’une<br />

nouvelle solution. L’un des enjeux phares reste la validation de produit à des tests physiques, car même si les outils de simulation<br />

ou de réalité virtuelle ont fait des efforts considérables en matière de réalisme, ils demeurent encore insuffisants<br />

au regard de la législation d’une part, du grand public d’autre part. Or ces essais destructifs coûtent beaucoup d’argent,<br />

surtout lorsque le produit testé – et abîmé voire détruit – est précieux et onéreux. De même, pour beaucoup de matériaux,<br />

afin de procéder à des essais de validation ou de corrélation, il est nécessaire de recréer la pièce – parfois le prototype n’est<br />

pas assez représentatif. Cette phase est évidemment très coûteuse et particulièrement contraignante dans la mesure où<br />

la moindre erreur de mesure ou de poids oblige bien souvent à tout recommencer.<br />

À quel niveau JSP, avec votre produit Arpro, intervient ?<br />

Précisément lors de cette phase de réalisation de pièce. L’Arpro ® se présente comme une mousse formée isotrope qui permet à la pièce d’être<br />

facilement et rapidement usinée et sans investissement dans un outillage spécifique. Il est donc aisé et rapide de créer mais aussi de modifier<br />

la pièce si celle-ci présente quelques imprécisions lors de la phase de test. Cette solution montre des avantages évidents comme ceux cités précédemment<br />

mais il faut être réaliste : il existe des solutions bien adaptées pour chaque matériau. Il convient donc de prendre le temps de la réflexion<br />

et de l’analyse ; c’est pourquoi nous attachons beaucoup d’importance à l’accompagnement de nos clients pour leur proposer une solution<br />

idéale.<br />

Quel est l’avenir de cette technologie ?<br />

Les grands défis que nous réserve l’avenir ne portera plus sur les matériaux en eux-mêmes mais sur les solutions à faible poids. Un partenariat stratégique<br />

avec Inrekor nous a par exemple amené à développer un concept de structure « sandwich », c’est-à-dire conçue entre Arpro ® et Inrekor, nous<br />

permettant de créer des pièces structurelles comme des châssis de véhicules électriques et hybrides. Nous ne nous attaquerons plus seulement<br />

aux petites pièces mais aux pièces structurelles (grâce à Inrekor) avec des capacités d’absorption d’énergie et un poids réduit. Parmi les secteurs<br />

visés figurent, dans ce cas, la logistique et tout particulièrement les conteneurs isolés. Pour les autres applications plus classiques, outre l’automobile,<br />

notre principal client pour des applications de sécurité passive notamment, sont concernés des secteurs comme le sport pour la sécurité passive<br />

également, à l’exemple des casques de protection capables d’absorber l’énergie et des chocs à répétition tout en gardant des propriétés intactes.<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3 4


Composites<br />

Méthode de détermination d’essais<br />

dynamiques de composites<br />

Trois types de matériaux composites ont été testés afin de valider l’adéquation<br />

d’une machine d’essai électromagnétique modèle BOSE ElectroForce<br />

3330 sur des essais de flexion. Il a été démontré que ce couple essais-équipement<br />

est parfaitement adapté jusqu’à des fréquences d’essais de 50 Hz,<br />

ce qui permet de réduire considérablement la durée donc le coût d’essais de<br />

fatigue sur ce type de matériaux. Une méthodologie est ainsi proposée pour<br />

la mise au point d’essais de fatigue sur matériaux composites qui ne requiert<br />

pas le recours à des machines d’essais lourdes tout en privilégiant des modes<br />

de sollicitations compatibles avec la mise en œuvre de ces matériaux.<br />

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés<br />

en remplacement de pièces métalliques moulées<br />

ou usinées à des fins de support, de renfort ou d’ancrage<br />

mécanique, et donc exposées également à des<br />

contraintes répétitives, charges cycliques, vibrations<br />

etc. Bien que souvent surdimensionnées eu égard à<br />

leur performances en termes de rigidité ou de résistance<br />

mécanique par rapport à leurs homologues<br />

mécaniques, les composites présentent des modes<br />

de défaillance particuliers et une sensibilité à la fatigue<br />

qu’il est bon de pouvoir quantifier.<br />

Les essais mécaniques en traction compression sur<br />

ces matériaux de très fort module (> 10 GPa)<br />

Ils présentent une double difficulté :<br />

- de préhension et de tenue dans les mors d’un matériau<br />

souvent lisse et glissant qui nécessitera des mors<br />

hydrauliques puissants qui vont l’écraser et induire<br />

des dommages dans sa structure interne, compromettant<br />

ainsi l’essai.<br />

- de puissance nécessaire, souvent de l’ordre de 50KN<br />

à 100KN, qui va imposer le recours à des machines<br />

servo-hydraulique, onéreuses d’utilisation et relativement<br />

lentes (une dizaine de Hz).<br />

En revanche, des essais en flexion (flexion 3 ou<br />

4 points), s’avèreront souvent mieux adaptés aux<br />

efforts et aux vibrations transversales que subissent<br />

ces pièces, ne nécessitent pas de serrage au niveau<br />

des mors. Ils requièrent en outre une puissance jusque<br />

20 fois inférieure pour une déformation supérieure et<br />

peuvent donc être confiés à des machines d’essais<br />

électromagnétiques modernes, rapides (jusque 100<br />

Hz atteignable) et d’un coût de fonctionnement et d’entretien<br />

très largement inférieur.<br />

Mise au point de conditions<br />

d’essais<br />

À la demande d’un fabricant de matériaux compo sites,<br />

une campagne d’essais dits de faisabilité nous a été<br />

demandée afin de déterminer l’enveloppe des conditions<br />

d’essais permettant de caractériser et de comparer<br />

leurs matériaux sur un mode flexion, avec un focus<br />

particulier sur l’aspect fatigue.<br />

3 types de matériaux ont été fournis sous la forme<br />

d’éprouvettes rectangulaires (réglettes) de 120mm x<br />

25mm x 4mm :<br />

1. Composite époxy – fibre de verre de couleur blanche,<br />

Module ~ 26 GPA<br />

2. Composite de couleur noire de Module ~ 15 GPA<br />

3. Composite à fibre de carbone, noir, de Module<br />

~ 26 GPA<br />

Méthodologie :<br />

La méthodologie utilisée consiste en une première<br />

étape de détermination de la contrainte (charge<br />

statique) correspondant à la défaillance de l’éprouvette,<br />

valeur qui sera ensuite utilisée pour la détermination<br />

des efforts de fatigue suffisant, efforts qui<br />

seront ensuite (deuxième étape) appliqués sous la<br />

forme d’essais cycliques jusqu’à défaillance à diverses<br />

fréquences.<br />

Critères de défaillance :<br />

La défaillance d’un spécimen est définie comme étant<br />

la rupture (fracture ou fissuration importante de sa<br />

face externe (inférieure) qui subit la plus forte<br />

contrainte de tension lors de l’essai de flexion. Cet<br />

endommagement résulte en une déformation permanente<br />

de l’échantillon qui ne remplit donc plus sa fonction<br />

méca nique d’origine.<br />

Réalisation des essais<br />

Choix de la machine d’essai :<br />

Compte tenu des modules indiqués, la puissance<br />

disponible sur une machine d’essai Bose-ElectroForce,<br />

modèle 3330 apparait comme suffisante : 3KN,<br />

25 mm de course, 0-100 Hz<br />

Note 1 : la technologie Bose ElectroForce a ceci de<br />

particulier que totalement exempte de frottement et<br />

présentant la masse mobile la plus faible de toutes les<br />

machines d’essais électromagnétiques actuelles, elle<br />

offre, outre un cout d’exploitation le plus faible du<br />

marché et une fiabilité totale, l’avantage d’un logiciel<br />

de DMA parfaitement exploitable et qui sera utilisé ici<br />

afin d’explorer automatiquement toute une plage de<br />

fréquences.<br />

Note 2 : Bien que Bose propose des machines de<br />

7,5KN et de 15KN tout aussi aptes à réaliser ces essais,<br />

le but était également de déterminer le meilleur ratio<br />

applications/investissement pour ce type d’essais.<br />

Figure 1 : machine<br />

Bose 3330 à poser<br />

sur table,<br />

poids < 120 Kg,<br />

hauteur :


Figure 2 : Bose ELF 3330<br />

avec banc de flexion 3 pts<br />

Figure 3 : Exemple de rampe à<br />

défaillance<br />

valeur présente l’avantage de conserver une raideur de flexion suffisante tout<br />

en conservant les déplacements requis par les cycles de fatigue dans une<br />

plage de fréquence contrôlable et correspondant aux performances dynamiques<br />

de la machine.<br />

L’essai est conduit en mode “pilotage en déplacement” à la vitesse constant<br />

de 0.05 mm/sec. (cf. Figure 3).<br />

Les résultats obtenus sont les suivants :<br />

- Eprouvette fibre carbone :<br />

Charge max 650 N & déplacement max 7 mm. (cf. figure 2 ci-dessus)<br />

- Eprouvette noire :<br />

Charge max 390 N & déplacement max 10 mm.<br />

- Eprouvette fibre de verre :<br />

Charge max 1700 N & déplacement max 11 mm – pas de défaillance<br />

2 e étape : mise au point des conditions de fatigue<br />

L’examen de ces rampes à défaillance donne la charge de rupture. Une bonne<br />

estimation des conditions de fatigue correspondante pour une durée d’essais<br />

suffisante doit se situer entre 20% et 50% de la charge maxi. L’examen<br />

des courbes de performances de la machine Bose 3330 indique qu’elle est<br />

capable de tenir ces conditions jusque au moins 50 Hz.<br />

Une série d’essais de confirmation est donc menée pour chaque éprouvette.<br />

Un seul exemple est donné ici :<br />

- par exemple, pour le specimen le moins rigide (éprouvette noire) à 10 Hz, un<br />

ratio « R » de +0.1 (ratio Pmin/Pmax) et une charge maximale de 200 N<br />

correspondant à 50% des 390 N mesurée sur la rampe de défaillance,<br />

donnent un essai de fatigue de durée : 68 353 cycles (apparition d’un bruit<br />

de cliquetis de l’éprouvette symptomatique de l’apparition d’une fissure sur<br />

la face externe)<br />

3 e étape : étude des fréquences applicables<br />

à ce type d’essais<br />

Enfin, le software DMA a été utilisé pour programmer un simple ba layage<br />

en fréquence. Le but principal étant de vérifier les capacités du système<br />

à appliquer les mêmes amplitudes du signal de fatigue à différentes<br />

fréquences. Un balayage de fréquence logarithmique à 3 points par<br />

décade est choisi entre 1 et 50 Hz.<br />

Ce test est réalisé pour chaque matériau. Il donne lieu pour chaque point<br />

de fréquence testé à l’obtention de résultats sous forme graphique avec<br />

représentation de :<br />

- tous les signaux enregistrés pendant une ou 2 secondes d’acquisition<br />

(Time data)<br />

- accessoirement, le programme calcule et indique la raideur mesurée,<br />

l’angle de phase, une transformée de fourrier rapide (FFT) avec le taux<br />

de distorsion harmonique (stabilité du signal)<br />

Il est donc facile d’obtenir une bonne illustration des performances du<br />

système pour chacun des points de mesure.<br />

Il est à noter également que ce programme calcule les modules élastique et<br />

visqueux (correspondant à une puissance dissipée donc à un échauffement),<br />

ce qui constitue également une indication utile au choix de la<br />

fréquence maximale à utiliser.<br />

À la fin des essais, un graphique récapitule la répartition des amplitudes<br />

pour caque essai : on notera la grande stabilité de cet essai à toutes les<br />

fréquences ●<br />

Art Braun est responsable marketing pour les essais sur<br />

matériaux élaborés, il est basé à Eden-Prairie, USA,<br />

au siège de la division ElectroForce.<br />

Darren Burke est responsable marketing Europe,<br />

il est basé à Gillingham, dans le Kent, U.K.<br />

Jacques Laudinet est Ingénieur technico-commercial,<br />

responsable des ventes pour la France, l’Espagne et le Portugal,<br />

il est basé<br />

à Saint-Germain-en-laye, 78, France<br />

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E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3 7


Laboratoires<br />

Le Ceti élargit la voie de la R&D<br />

dans le textile<br />

Le Centre européen du textile innovant (Ceti) a vu le jour dans le nord de la<br />

France. Implanté au carrefour de l’Europe du Nord, dans le nouvel éco-quartier<br />

de Roubaix-Tourcoing-Wattrelos – L’Union – cette plateforme de recherche<br />

unique de 8 000 m² est dotée de laboratoires de haute technologie et d’équipements<br />

de pointe, destinés au prototypage et aux petites séries, mais aussi<br />

d’ateliers autonomes équipés de machines de dernière génération.<br />

Initié en 2004 par le pôle de compétitivité<br />

UP-tex, le Ceti vient d’ouvrir ses portes un<br />

an après la construction d’un premier bâtiment<br />

de 6 000 m². Le démarrage de la<br />

plateforme technologique a été effective<br />

avec la mise en place d’un laboratoire,<br />

permettant ainsi au centre d’exercer ses<br />

activités, tout au moins en deux temps :<br />

depuis octobre dernier, le Ceti se focalise<br />

sur le filage et le non-tissé pour élargir ses<br />

compétences – dans un second temps –<br />

sur des technologies plus conventionnelles<br />

comme le tissage, le tricotage, le tressage<br />

et la finition. Pour le moment, l’inauguration<br />

du bâtiment et les premières activités<br />

du centre vont pouvoir être mises à disposition<br />

de la recherche et des entreprises<br />

désireuses de développer des procédés et<br />

des technologies dans le domaine du filage<br />

et des non-tissés. « Pour définir cette technologie,<br />

on peut déjà dire qu’elle existe<br />

depuis une trentaine d’années et qu’elle<br />

se trouve au croisement de trois industries<br />

: le textile technique, le papier –<br />

pour ses fibres de très petite taille –<br />

et la plasturgie du fait de l’utilisation de<br />

procédés similaires de fabrication, rappelle<br />

Simon Frémaux, ingénieur et responsable<br />

des machines pour le non-tissé en voie<br />

Quels besoins, quelles perspectives de marché ?<br />

Chaque chose en son temps. Les potentiels importants de marché ne doivent pas entraver la bonne<br />

marche de l’inauguration du Ceti ni la mise en fonctionnement des nombreuses installations.<br />

Toutefois, les équipes sont déjà au garde-à-vous pour répondre à une demande émanant tant des<br />

entreprises textiles que non textiles, des fabricants de matériaux souples pour l’aéronautique ou la<br />

cosmétique, sans oublier les fournisseurs de matières premières. Déjà, des premiers contacts ont<br />

été noués grâce notamment aux nombreux partenaires du Ceti et au pôle de compétitivité UP-tex.<br />

Les axes du Ceti aborderont les projets collaboratifs avec les laboratoires, les industriels et les centres<br />

de R&D, les projets avec un industriel en particulier en lui mettant notamment à disposition ses<br />

équipements et ses compétences et enfin, les activités de recherche en propre. Les besoins concernent<br />

par exemple la création d’une fibre capable de répondre à un pouvoir d’isolation. Les équipes<br />

de recherche vont donc travailler sur la géométrie de la fibre et sur les matériaux utilisés puis fabriquer<br />

un voile pouvant résoudre les problèmes. À terme, le Ceti prévoit d’abriter trente à quarante<br />

personnes d’ici 2014 contre une dizaine aujourd’hui.<br />

fondue. Au sein de notre laboratoire,<br />

notre rôle est de transformer les matières<br />

premières et de leur donner des caractéristiques<br />

supplémentaires pour les<br />

rendre étanches par exemple, en faire<br />

des isolants à l’électricité ou encore pour<br />

les rendre hydrophiles ».<br />

En somme, la mission des équipes de<br />

recherche est, à partir de propriétés<br />

vierges, d’ajouter des modifications pour<br />

ensuite utiliser ces matières sur des<br />

propriétés textiles. Cette première phase<br />

concerne donc le filage – ou tri-composant<br />

(c’est-à-dire trois matières au sein même<br />

d’un filage). « Nous faisons fondre les trois<br />

matières avant d’en fabriquer un multi-filament<br />

d’environ trente bras. On y ajoute<br />

le dessin du filament de manière à le<br />

rendre creux ou arrondi et on lui attribue<br />

une application bien particulière, d’isolation<br />

par exemple ou de filtration ». L’ajout<br />

ou l’association de matière est également<br />

possible afin de lui donner d’autres caractéristiques<br />

et des propriétés anti-fer, antimoustique,<br />

hydrophile etc. Les équipes du<br />

Ceti couvrent donc toutes les applications<br />

textiles, allant de l’habillement à l’isolation<br />

en passant par le médical.<br />

E S S A I S & S IM U L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 3 8


Des machines pilotes<br />

Les produits « finaux » concernés par le<br />

Ceti n’impliquent pas d’objets ou de solutions<br />

directement prêts à l’emploi ; cette<br />

phase de développement de produits s’effectue<br />

plus en aval. Le centre européen<br />

du textile innovant dispose en revanche<br />

d’un deuxième département destiné à<br />

fabriquer des voiles non-tissés voie fondue<br />

ou voie sèche. Les voiles non-tissés possèdent<br />

une densité de filament aléatoire et<br />

ouvrent la matière à des applications dans<br />

les composites, la filtration, le médical<br />

(notamment pour les textiles utiles dans<br />

les blocs opératoires), l’automobile ou l’aéronautique<br />

(pour l’isolation, la décoration<br />

comme les moquettes intérieures ou<br />

encore le revêtement des moteurs à<br />

travers du multicouches). L’une des technologies<br />

utilisées est le Spunbond (« filé -<br />

soudé ») qui se présente comme une technologie<br />

bi-composant associant deux<br />

matières de manière à former un voile<br />

pour une consolidation à la fois thermique<br />

et chimique.<br />

Du côté des machines, les équipements<br />

disponibles au sein du Ceti existent sur<br />

le marché et sont issus d’une technologie<br />

industrielle (c’est-à-dire avec une importante<br />

capacité de production) mais cellesci<br />

sont nettement moins larges ; « elles<br />

sont en effet destinées à des activités de<br />

R&D et assurent la passerelle entre le laboratoire<br />

de recherche et l’industrie du filage<br />

et du non-tissé ».<br />

Sur la partie voie fondue, le laboratoire<br />

abrite une machine de filage tricomposant,<br />

des équipements d’extrusion<br />

compoundage et de dosage (matière<br />

première, additif poudres, fibres courtes<br />

et liquide) pour pallier le besoin de structure<br />

solide, branchement électrique, tests<br />

électriques (…) et une ligne de fabrication<br />

de fibres, déjà opérationnelle ; « nos<br />

équipes travaillent sur le procédé et les<br />

capacités de cette ligne pour transformer<br />

du filament continu en fibres frisées ».<br />

L’installation de préparation des granulés<br />

(cristallisation, séchage et réseau de<br />

transport pneumatique de la matière) est<br />

opérationnelle, tout comme la machine<br />

Meltblown mais laquelle nécessite une<br />

formation approfondie des équipes, ainsi<br />

que la machine Spunbond et l’équipement<br />

d’hydroliage auquel est accolé un séchoir<br />

et une calandre Spunbond. D’autres fournitures<br />

telles que l’enrouleur automatique,<br />

les enrouleurs/dérouleurs simples, et les<br />

convoyeurs ont été validés chez le fournisseur<br />

au mois d’août dernier pour être<br />

opérationnels durant la première quinzaine<br />

de septembre. Sur la partie voie sèche :<br />

les équipements d’ouvraison et de<br />

mélange de fibres ont été livrés depuis le<br />

mois de septembre, tout comme les équipements<br />

carde, étaleur nappeur, aiguilleteuse<br />

et enrouleur fin de ligne. Le four de<br />

thermoliage et la nappeuse pneumatique<br />

type Airlay ont été livrés courant octobre<br />

au Ceti, mais le montage et câblage de ces<br />

installations durera jusqu’au mois de<br />

décembre pour une mise sous tension et<br />

un démarrage en production programmés<br />

à partir de janvier 2013 ●<br />

À quoi serviront les équipements du Ceti ?<br />

Olivier Guillon<br />

À ce jour, le Ceti est équipé d’une dizaine de machines en voie fondue, dont quatre venues compléter<br />

cet équipement au mois de juillet : le spunbond, la calandre, la préparation des polymères<br />

en granulés et l’enrouleur automatique. Parmi les équipements montés figurent : l’Extrusion<br />

compound, un équipement qui permet de charger des polymères grâce notamment à l’ajout<br />

d’additifs liquides, en poudres ou en fibres. L’objectif sera de développer de nouveaux granulés<br />

fonctionnalisés. Des propriétés peuvent ainsi être apportées à une matière dite vierge : antimicrobien,<br />

anti-insecte, anti-feu, antistatique, anti-bactérie, anti-UV, coloration grâce à des pigments...<br />

Ces propriétés sont utilisées dans les marchés du médical, de l’hygiène, de la filtration,<br />

du sportwear et des équipements de protection individuelle.<br />

Autre équipement significatif : la ligne de filage tri-composant. Cet équipement permet de fabriquer<br />

des filaments pouvant associer jusqu’à trois polymères dans une seule et même section<br />

de fil. Avec cet outil pilote, il sera possible de réaliser de nouveaux filaments pour toutes les<br />

applications textiles connues et futures. C’est la première étape de la filière textile, d’abord un<br />

fil (à partir de filaments ou de fibres) pour créer une structure souple (tissu, tricot, tresse, voile<br />

non-tissé) et pour la création d’un composite par exemple. Le laboratoire dispose également<br />

d’une ligne de fabrication de fibres. Cet équipement permet quant à lui de fabriquer des fibres<br />

de longueurs différentes à partir des filaments produits par la ligne de filage tri-composant.<br />

La machine Meltblown bi-composant sert à la fabrication d’un voile non-tissé obtenu à partir de<br />

polymère fondu puis filé et enfin soufflé par air chaud. Le voile non-tissé obtenu est constitué de<br />

filaments, de diamètre compris entre 1 et 5 µm. Il est particulièrement utilisé dans la filtration<br />

(air ou liquide). Ce principe de fabrication de voile non-tissé, très fermé, composé de filaments<br />

très fins ayant comme principale caractéristique un effet barrière, est particulièrement utilisé<br />

dans la filtration ou l’absorption. Parmi les équipements en cours de montage figurent la ligne<br />

d’hydroliage. Cet équipement permet la consolidation mécanique de voiles non-tissés par jet d’eau<br />

sous pression, très utilisés dans les lingettes pour toute application en hygiène, nettoyage, absorption...<br />

Enfin, un séchoir permettra quant à lui de sécher les voiles non-tissés consolidés par hydroliage<br />

et à consolider au niveau thermique le voile non-tissé par air chaud traversant.<br />

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L'interview<br />

Joseph Merlet (Intespace),<br />

nouveau président de l'ASTE<br />

« L'ASTE doit se développer<br />

à tous les niveaux »<br />

Curriculum vitae<br />

En prenant la présidence de l’Association pour le développement des<br />

sciences et des techniques de l‘environnement, Joseph Merlet, actuel<br />

directeur technique d’Intespace, entend donner un coup d’accélérateur<br />

sur le développement de l’ASTE. Celui-ci passera notamment par une<br />

visibilité plus forte et le nouage de partenariats scientifiques. Mais le<br />

nouveau président compte aussi donner une place bien plus importante<br />

à la simulation. Explications.<br />

<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> : Joseph Merlet,<br />

pouvez-vous vous présenter en quel -<br />

ques mots ?<br />

Joseph Merlet : Je suis diplômé de<br />

l’ENSMA, promotion 1970, j’ai effectué<br />

mon service militaire en tant que scientifique<br />

du contingent au sein du Com -<br />

missariat à l’énergie atomique (CEA), au<br />

centre du Ripault où j’ai réalisé des<br />

travaux d’extensométrie et de mesure de<br />

contrainte résiduelle en application de la<br />

méthode des trous.<br />

J’ai eu également la chance d’effectuer<br />

un stage à l’Onera pour effectuer des<br />

travaux d’essais d’analyse modale. C’est<br />

un an plus tard que j’intègre la Sopemea,<br />

à Bretigny-sur-Orge tout d’abord où nous<br />

avons exercé des travaux d’ingénierie de<br />

centre d’essais comme celui de l’Ifremer,<br />

puis à Toulouse au sein du laboratoire du<br />

CNES. C’est là que je me suis occupé par<br />

exemple d’un radiateur pour absorber<br />

l’énergie rayonnée par le satellite Sym -<br />

phonie en essai thermique.<br />

J’ai étudié des moyens d’essais très différents<br />

mais j’ai également une expérience<br />

de mise en œuvre d’essai en tant que<br />

responsable des essais mécaniques, le<br />

laboratoire Sopemea commençait à s’ouvrir<br />

sur l’extérieur, à cette époque l’Agence<br />

spatiale européenne (ESA) a qualifié le<br />

laboratoire de « laboratoire coordonné »,<br />

lui donnant ainsi une dimension européenne<br />

et l’ouvrant à de nouveaux projets<br />

de plus grande envergure.<br />

Quel a été votre parcours au sein<br />

d’Intespace ?<br />

Lorsqu’en 1983 Intespace a été créé, je<br />

suis devenu l’adjoint de Jean-François<br />

Imbert, qui a ensuite occupé des postes<br />

prestigieux en particulier chez Airbus. J’ai<br />

effectué des travaux de R&D sur l’acoustique,<br />

le pilotage de pot vibrant, les mesures<br />

de déformées thermo-élastiques en<br />

temps réel ou encore les essais thermiques<br />

par infrarouge.<br />

Nous avons d’ailleurs mis au point avec<br />

Astrium une méthode d’essai infrarouge<br />

utilisant des plaques régulées en température<br />

(panneaux rayonnants infrarouge).<br />

Il s’agit d’ailleurs d’une des spécialités de<br />

l’entreprise. Puis en novembre 1988, j’ai<br />

imaginé et démarré le produit logiciel<br />

DynaWorks – que nous avons présenté<br />

pour la première fois au congrès StruCome<br />

à Paris, un an plus tard, jour pour jour !<br />

Ce logiciel a pour objectif de gérer un<br />

grand nombre de données d’essais et/ou<br />

de simulation, de les analyser et d’établir<br />

des comparaisons entre les résultats de<br />

calcul et d’essai et ceci, ce qui est original,<br />

au niveau de la mesure capteurs ou<br />

de la réponse du degré de liberté. J’en suis<br />

DR<br />

Joseph Merlet<br />

directeur technique d'Intespace<br />

1970 : Diplômé de l'Ensma.<br />

1971 : Joseph Merlet entre à la Sopemea dont<br />

les locaux se situent à l'époque à Brétignysur-Orge,<br />

au sein du laboratoire d'essais<br />

spatial, dans la partie « Études ». Il y exerce<br />

des activités d'ingénierie des moyens d'essais<br />

et des études dynamiques.<br />

1972 : Joseph Merlet rejoint le laboratoire du<br />

CNES à Toulouse à la suite du déplacement<br />

de la Sopemea dans le sud-ouest de la<br />

France. Il s’occupe d’études mécaniques et<br />

thermiques et prend ainsi la responsabilité<br />

des essais mécaniques.<br />

1977 : un bref passage au CNES où il calcule<br />

la structure de l’équipement « Caméra Grand<br />

Champ » qui a volé sur Spacelab<br />

1978 : Il monte à Toulouse un nouveau département<br />

consacré aux études et à l'ingénierie.<br />

1983 : Deux après la création d'Intespace,<br />

Joseph Merlet devient l'adjoint de Jean-<br />

François Imbert (devenu plus tard le responsable<br />

des calculs chez Airbus à Toulouse).<br />

Ils travaillent tous deux au sein de la division<br />

études et ingénierie.<br />

1988 : Durant ses années en tant qu'adjoint<br />

à Jean-François Imbert, Joseph Merlet<br />

démarre le projet DynaWorks, un logiciel de<br />

stockage, de gestion et d'analyse de données<br />

pour les essais et les simulations.<br />

1989 : Sortie en novembre d'une première<br />

version du logiciel DynaWorks. Celle-ci est<br />

présentée pour le première fois à StruCome.<br />

2001 : l’activité DynaWorks devient une business<br />

Unit dont Joseph Merlet est nommé<br />

responsable trois années durant.<br />

2004 : Un an après l'arrivée de Franck Airoldi<br />

à la direction générale d'Intespace, Joseph<br />

Merlet quitte ses responsabilités pour se<br />

consacrer principalement à la R&D.<br />

2009 : Il devient directeur technique<br />

d'Intespace, sa fonction actuelle.<br />

E S S A I S & S IM U L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 0


d’ailleurs devenu le chef de produit, m’occupant globalement du<br />

développement, de la maintenance, de la vente et de la communication<br />

autour du logiciel. J’ai également travaillé dans l’ingénierie<br />

de centres d’essais, notamment le centre d’essai acoustique<br />

des navires en 1982, plus récemment dans des centres<br />

d’essais satellite à l’export, ainsi que l’ingénierie de moyens d’essais<br />

parfois com binés mêlant vibration, acoustique et tem -<br />

pérature. Après avoir réalisé des travaux de R&D dans des projets<br />

du FP7 de la Commission Européenne comme le projet Vivace<br />

et après avoir occupé le poste de business-developer, j’ai été<br />

nommé directeur technique en 2009.<br />

Depuis quand êtes-vous un membre actif de l’ASTE et quelles<br />

grandes orientations stratégiques allez-vous prendre en<br />

tant que nouveau président ?<br />

Je suis membre depuis de nombreuses années en tant que représentant<br />

d’Intes pace et membre du conseil d’administration depuis<br />

les années 90.<br />

Parmi les grands axes que je souhaite mettre en valeur figure la<br />

nécessité de développer l’ASTE à tous les niveaux, à commencer<br />

par son nombre d’adhérents, mais aussi d’accroître plus<br />

globalement son rayonnement ; cette visibilité passera notamment<br />

par des journées thématiques mais aussi par son partenariat<br />

actif avec la revue <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong>, sans oublier le<br />

fait d’ouvrir l’association à des orga nisations similaires afin de<br />

créer des partenariats au niveau scientifique.<br />

Quels secteurs doivent encore faire des efforts en termes<br />

de simulation ?<br />

Dans le domaine de la simulation, la compatibilité électromagnétique<br />

(CEM) et notamment les essais de foudre, est un secteur en fort développement.<br />

Il y a un gros travail fondamental et pratique à réaliser.<br />

Malgré tout, il y a toujours des améliorations à apporter en<br />

mécanique par exemple dans le non linéaire, mais en termes de<br />

prévision de comportement, l’effort de prévision est incontestablement<br />

à faire en CEM.<br />

C’est en effet dans ce domaine que les outils de simulation sont<br />

encore incomplets et non standardisés. Or le marché de la simulation<br />

a déjà atteint une certaine maturité à un point tel que de grands<br />

donneurs d’ordres (dans l’aérospatial notamment tels qu’Airbus,<br />

Astrium, Thales Alenia Space, l’ESA,…) commandent des modèles<br />

mathématiques en même temps que modèles physiques à leurs<br />

fournisseurs d’équipements afin de pouvoir prédire le comportement<br />

global du satellite ou de l’avion dans le métier concerné.<br />

Mais avant d’arriver à un process de prévision complet avec des<br />

procédures d’Assurance Qualité dans lesquels les centres d’essais<br />

pourraient valider les modèles livrés, il reste beaucoup de chemin<br />

à parcourir ●<br />

Propos recueillis par Olivier Guillon<br />

Par ailleurs, nous comptons développer fortement l’importante<br />

activité de formations que nous allons ouvrir davantage aux différents<br />

métiers d’essais et à la simulation.<br />

En termes de qualification et de simulation justement, que<br />

représentent aujourd’hui ces disciplines dans les essais ?<br />

La qualification a une histoire : au début, les essais étaient<br />

uniquement réalisés dans des laboratoires pour vérifier de<br />

manière expérimentale le bien-fondé des solution de design, puis<br />

on a commencé à parler d’essais industriels car les procédures<br />

d’essais se standardisaient et le design était plus fiable, pour<br />

mener aujourd’hui des essais de qualification (pour la plupart<br />

du moins, même s’il reste toujours des opérations d’essais de<br />

caractérisation). Pour quelle raison ? Tout simplement parce que<br />

les logiciels de simulation sont de plus en plus performants et<br />

sont même devenus pour de nombreuses entreprises des outils<br />

incontournables.<br />

Quel est le devenir des essais ?<br />

Les essais doivent aujourd’hui être rentables. Tout tourne en<br />

effet sur la question de la validation de la conception et de l’augmentation<br />

de la valeur ajoutée des essais donc de leur rentabilité.<br />

Un essai n’est plus utilisé pour savoir si tel ou tel produit va tenir<br />

bon. C’est le cas des tests d’avion ou de tout appareil volant :<br />

on ne vérifie pas en plein ciel s’ils sont capables de voler ; on<br />

vérifie si ce que l’on a étudié et fabriqué fonctionne bien, si tout<br />

est « OK ». Le devenir des essais va vers la vérification et de<br />

l’acceptation des modèles de design.<br />

ISOLER<br />

LES VIBRATIONS<br />

- ISOLATION ET PROTECTION DES<br />

BANCS D’ESSAIS & MACHINES<br />

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Dossier<br />

Moyens de mesure dans les essais<br />

Simulation des essais en vibrations<br />

de satellites à partir de l’analyse<br />

modale d’une réponse bas niveau<br />

La qualification mécanique d’un satellite<br />

requiert, en plus des essais d’environnement<br />

acoustique et de la détermination<br />

de son centre de gravité, des essais de<br />

balayage sinusoïdal sur pot vibrant de 5 à<br />

100 Hertz. Cette plage de fréquences<br />

permet de couvrir à la fois le premier<br />

mode, généralement un peu au-dessus de<br />

10 Hertz, et les modes de réservoirs qui<br />

sont compris entre 30 et 50 Hertz. Le<br />

niveau de qualification à atteindre est<br />

généralement de l’ordre de 1 g à la base<br />

du satellite mais, pour prévenir tout risque<br />

de dégradation du spécimen, il est<br />

précédé de deux, voire trois runs de<br />

niveaux moindres. Ce qui donne, dans l’ordre,<br />

un très bas niveau optionnel (1/8 du<br />

niveau de qualification), un bas niveau<br />

(1/4 du niveau de qualification), un niveau<br />

intermédiaire (1/2 du niveau de qualification)<br />

et enfin le niveau effectif de qualification,<br />

l’exploitation des réponses obtenues<br />

à chaque run permettant d’affiner la<br />

stratégie à adopter pour le run suivant.<br />

Le niveau de qualification à atteindre est<br />

dimensionnant de la signature du lanceur<br />

(ARIANE 5, PROTON, LONGUE MARCHE ou<br />

autre), c’est-à-dire, du spectre des modes<br />

et du bruit (< 150Hertz) communiqué à la<br />

base du satellite par le biais de l’interface<br />

mécanique avec lanceur.<br />

Ces essais mécaniques sont systématiquement<br />

perturbés par un phénomène<br />

naturel de battements qui apparaissent<br />

en certains points de la structure lorsque<br />

la fréquence de la table dépasse celle de<br />

l’un des trois principaux modes du satellite<br />

(premier mode structurel et deux modes<br />

réservoirs). Comme le montre l’exemple<br />

de la Figure 1, les battements au niveau<br />

du notching (courbe bleue pour le premier<br />

mode et grise pour les deux modes de<br />

réservoirs) se répercutent sur le mouvement<br />

de la table (courbe verte), donnant<br />

lieu à un phénomène d’anti-résonance.<br />

Outre le fait qu’en pareil cas, la boucle d’asservissement<br />

du vibreur ne parvienne pas à<br />

maintenir le niveau d’excitation de la table<br />

Mots-clés<br />

essais, vibrations, satellite, qualification,<br />

identification, simulation, phénomène<br />

de battements.<br />

à sa valeur de consigne, les creux de battements<br />

font qu’en toute rigueur, le satellite<br />

n’est pas qualifié à ces fréquences.<br />

Pour atténuer ces inconvénients, le centre<br />

d’essais a développé un simulateur temps<br />

continu qui permet de reproduire, à partir<br />

des résultats de mesure d’un run donné,<br />

les accélérations de la table du vibreur et<br />

du satellite en chacun des points instrumentés<br />

(4 accéléromètres sur la table et<br />

jusqu’à 150 accéléromètres sur le satellite).<br />

Cet outil rend en effet possible d’évaluer et<br />

de comparer les résultats que l’on obtiendrait<br />

pour différentes stratégies de test, au<br />

cours d’un run de niveau d’excitation immédiatement<br />

supérieur et, grâce à cela, de<br />

déterminer la stratégie la mieux adaptée<br />

pour minimiser les effets indésirables.<br />

Comme le simulateur reproduit la boucle<br />

d’asservissement du vibreur (en l’occurrence,<br />

[LMS 1]), nous en rappelons très<br />

succinctement le principe. Un signal d’amplitude<br />

unité intitulé cola sert de référence<br />

fréquentielle pour la réalisation de la<br />

rampe :<br />

La pondération de ce par une amplitude<br />

calculée à chaque fin de période permet<br />

de calculer la commande dite qui est<br />

envoyée, à chaque période k d’échantillonnage,<br />

à l’amplificateur générant le<br />

courant dans la bobine du vibreur :<br />

Figure 1 : Exemple de battements survenus lors des essais de bas niveau<br />

d’un satellite de télécommunications.<br />

En vert, accélération au niveau de la table du vibreur ; en bleu et en gris, accélérations<br />

mesurées par des accéléromètres de notching placés sur la structure du satellite.<br />

drive(kT) = A + drive ×cola(kT)<br />

L’amplitude A + drive est obtenue de la<br />

façon suivante : à chaque début de<br />

période de cola et pour chaque capteur i,<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 2


Dossier<br />

on définit l’erreur de pilotage comme étant<br />

le rapport<br />

e = s i<br />

i<br />

scsg<br />

i<br />

lorsque S<br />

csg i représente la consigne d’amplitude<br />

et S i l’amplitude effectivement<br />

atteinte sur cette voie. L’amplitude A + drive<br />

au pas suivant est alors calculée en fonction<br />

de l’amplitude A - drive précédente :<br />

si A + drive = A- drive<br />

( 1+W<br />

e<br />

) i +W<br />

40(K–1)<br />

W =<br />

T loop<br />

est un facteur de pondération où k représente<br />

le facteur de compression et T loop le temps<br />

de boucle, c’est-à-dire, la durée de la période<br />

cola de augmentée du temps de calcul.<br />

Partant de ces éléments qui correspondent<br />

aux algorithmes implémentés sur le<br />

banc de pilotage du vibreur, le simulateur<br />

réalise une reconstruction de la réponse<br />

temporelle du système au voisinage de<br />

chacun des modes selon le processus<br />

décrit sur le schéma-bloc de la Figure 2.<br />

Pour cette mise en œuvre, nous procédons<br />

préalablement à une identification<br />

des fonctions de transfert qui relient la<br />

sortie de chaque capteur à une variable<br />

unique et commune qui est le drive.<br />

Cette identification se fait via une interface<br />

graphique permettant l’exploitation<br />

aisée des données de mesures fournies<br />

par la console du moyen d’essai. Le<br />

ou e i > 1<br />

si A + drive = A- 1+W<br />

drive e i ( i )<br />

1+W<br />

e i ≤ 1<br />

Figure 2 : Schéma-bloc du simulateur des essais de vibrations. Les variables y table<br />

et y notches sont les accélérations mesurées au niveau de la table et des notches.<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 3


Dossier<br />

programme se base alors sur la réponse<br />

spectrale enregistrée pour déterminer les<br />

coefficients du modèle à identifier dont<br />

l’ordre à été défini préalablement par l’utilisateur.<br />

Une série de coefficient de<br />

correction permet alors de recaler les<br />

pôles/zéros identifiés pour tenir compte<br />

de la distorsion engendrée par les battements<br />

dans la réponse mesurée.<br />

Une fois les modèles identifiés, ils sont<br />

injectés dans le simulateur qui, sur base<br />

des paramètres de test réels, va se charger<br />

de reproduire la réponse temporelle<br />

du système. De cette réponse temporelle,<br />

nous pouvons alors générer la<br />

réponse spectrale en procédant de la<br />

même façon que le système d’acquisition<br />

réel. Enfin, les courbes de mesures<br />

réelles et simulées sont affichées en<br />

superposition afin de permettre la validation<br />

du modèle identifié.<br />

Grâce à l’enregistrement des mesures au<br />

cours de la campagne d’essais en vibrations<br />

d’un satellite de télécommunications,<br />

nous avons pu effectuer une<br />

première validation du simulateur. Nous<br />

l’avons ensuite complétée en utilisant les<br />

résultats d’un test effectué avec une<br />

maquette dont les caractéristiques sont<br />

proches de celles d’un satellite de télécommunications<br />

standard.<br />

Figure 3 : Réponses réelle et simulée d’un notch lors d’un essai avec maquette.<br />

La pente de la rampe en fréquences est de 3 octaves par minute. Mesures réelles<br />

(en g) en bleu, résultats de simulation en rouge.<br />

Sur la Figure 3, nous pouvons observer la<br />

comparaison des mesures réelles (en<br />

bleu) et reconstituées par simulation (en<br />

rouge) dans le cas du premier mode<br />

(9.5 Hertz). La même acuité de résolution<br />

a pu être constatée pour le mode suivant<br />

qui se situe vers 57 Hertz.<br />

Partant des fonctions de transfert identifiées<br />

pour l’ensemble des accéléromètres<br />

en fonction du drive, nous avons reconstitué<br />

les spectres du satellite pour le très bas<br />

niveau, le bas niveau, le niveau intermédiaire<br />

et le niveau de qualification. Pour les<br />

besoins de la simulation, nous n’identifions<br />

que les capteurs susceptibles d’avoir un<br />

impact sur le pilotage de la table, à savoir,<br />

les 4 accéléromètres de pilotage et les<br />

notches des principaux modes.<br />

Bien évidemment, le simulateur ne présenterait<br />

pas d’avantage particulier s’il se limitait<br />

à reproduire fidèlement des résultats<br />

déjà obtenus lors d’un essai, si ce n’est de<br />

déterminer avec une grande précision les<br />

fréquences et les amortissements des<br />

modes en fonction du niveau d’excitation.<br />

Son intérêt réel est de pouvoir prédire la<br />

réponse des capteurs pour des niveaux d’excitation<br />

de la table plus élevés. Or, comme<br />

l’ont déjà montré de nombreux articles, les<br />

réponses des structures complexes telles<br />

que celles des satellites sont non linéaires et<br />

fortement dépendantes du niveau de l’excitation.<br />

Dans ce sens, nos recherches ont<br />

montré qu’une prédiction du niveau intermédiaire<br />

réalisée à partir d’une identification<br />

faite sur le run de très bas niveau n’est<br />

pas acceptable. Nous constatons en effet<br />

une sous-évaluation systématique de l’amortissement,<br />

en particulier au niveau des<br />

battements. Ce résultat est en accord avec<br />

les résultats d’analyses mécaniques qui ont<br />

toujours révélé que l’amortissement des<br />

modes augmentait avec le niveau d’excitation<br />

à la base du satellite.<br />

En raison de cela, nous avons établi des<br />

lois de recalage de l’amortissement et de<br />

la fréquence des modes en fonction de l’excitation<br />

à la base en supposant qu’elles<br />

étaient suffisamment reproductibles pour<br />

une même famille de satellites de télécommunications.<br />

L’évolution du coefficient<br />

d’amortissement est plutôt bien corrélée<br />

par une loi affine mais l’extension de la validité<br />

de ce comportement à d’autres types<br />

de satellites reste à prouver. D’autre part, la<br />

pente n’étant pas connue d’emblée, nous<br />

remarquons qu’il est nécessaire de connaître<br />

les résultats du très bas niveau et du<br />

bas niveau pour établir la loi affine servant<br />

à prédire les niveaux supérieurs.<br />

L’augmentation de l’amortissement avec<br />

le niveau d’excitation laissait présager une<br />

diminution naturelle de la position de<br />

chaque fréquence modale puisque, dans<br />

le cas linéaire, elle est donnée par :<br />

Cependant, l’analyse des courbes pour les<br />

différents niveaux d’excitation a mis en<br />

évidence qu’une telle correction était loin<br />

d’être suffisante : en l’occurrence, nous<br />

savons seulement qu’elle est liée à des<br />

non-linéarités internes aux structures mais<br />

aucune loi comportementale n’a pu être<br />

clairement établie. Nous avons donc seulement<br />

pu déterminer une loi de tendance<br />

a posteriori et nous n’avons pas poussé<br />

plus loin l’investigation car, contrairement<br />

à l’amortissement, la précision de la<br />

fréquence de chaque mode estimé n’impacte<br />

qu’assez peu la simulation, ne<br />

faisant que décaler la réponse de<br />

quelques dixièmes de Hertz tout au plus<br />

au droit des modes.<br />

Sur base des techniques expliquées dans<br />

les paragraphes qui précèdent, nous<br />

avons relancé le simulateur afin d’étudier<br />

un run complet. Faute d’autres références<br />

disponibles, nous avons repris le même<br />

fichier de mesures du test bas niveau pour<br />

identifier les fonctions de transferts des<br />

trois accéléromètres ayant notché au<br />

cours du run ainsi que celles relatives aux<br />

quatre accéléromètres de pilotage. Les<br />

fonctions de transfert au niveau intermédiaire<br />

ont ensuite été prédites en appliquant<br />

les corrections nécessaires sur les<br />

différents couples [fréquence ; amortissement]<br />

des modes estimés. La super -<br />

position des courbes réelles du niveau<br />

intermédiaire et prédites (à partir de l’extrapolation<br />

des résultats du bas niveau)<br />

est présentée sur le graphe de la Figure 4.<br />

Nous pouvons constater l’excellente<br />

corrélation qui apparaît désormais entre<br />

les courbes réelles et leurs homologues<br />

simulées. Nous remarquons également<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 4


Dossier<br />

Figure 4 : Simulation complète d’un satellite de télécommunications en niveau intermé -<br />

diaire sur base de l’identification fréquentielle en bas niveau après recalage des modes.<br />

que le simulateur permet de prédire l’abort<br />

qui a eu lieu effectivement, et de continuer<br />

de dérouler la simulation au-delà.<br />

Cette technique de simulation performante<br />

s’est toutefois révélée en défaut lors des<br />

essais en vibrations d’un autre satellite.<br />

En l’occurrence, le fait d’utiliser la technique<br />

dite de notching manuel (1) a rendu<br />

impossible une identification convenable<br />

des modes de réservoirs (entre 30 et<br />

50 Hertz). Nous avons constaté à l’issue<br />

de la campagne d’essais, que ce procédé<br />

ne garantissait pas la linéarité en<br />

fréquence nécessaire à l’identification :<br />

lorsque le mouvement de la table devient<br />

trop faible, la réponse obtenue au niveau<br />

des capteurs n’est plus exactement celle<br />

de la table mais celle du mode dominant.<br />

Il oscille alors quasi librement, excité<br />

seulement par le léger mouvement de la<br />

table qui ne fait alors que contribuer à son<br />

entretien. Ce phénomène apparaît dès<br />

l’approche du mode (un à deux Hertz audessous)<br />

et il cesse lorsque l’on quitte le<br />

mode, c’est-à-dire, un à deux Hertz audessus<br />

compte tenu de son faible amortissement.<br />

Pour palier cette situation, nous avons<br />

remplacé l’identification des modèles continus<br />

(chacun des modèles étant alors localisé<br />

sur un mode particulier) élaborée à<br />

partir des spectres par l’identification d’un<br />

modèle entrée-sortie, unique pour chaque<br />

capteur, et réalisé cette fois à partir de l’enregistrement<br />

temporel. Le fait de travailler<br />

avec des signaux temporels nous a permis<br />

à la fois d’écarter les influences des battements<br />

qui perturbaient le spectre de<br />

réponse et de profiter d’un nombre de<br />

points de mesure sensiblement plus élevé<br />

(environ 300 000 points contre 300 points<br />

pour la réponse spectrale).<br />

Ce choix présentait tout de même un<br />

inconvénient majeur car les algorithmes<br />

d’identification les plus classiques se sont<br />

révélés rapidement dépassés. Nous avons<br />

(1) Le notching manuel consiste à atténuer<br />

localement la consigne de pilotage pour que<br />

les seuils de notching soient approchés sans<br />

être jamais atteint. De la sorte, le pilotage ne<br />

bascule jamais en mode de notching.<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 5


Dossier<br />

Figure 5 : Réponses complètes réelle et simulée<br />

du bas niveau d’un satellite de télécommunications.<br />

pu constater, en utilisant une méthode de<br />

moindres carrés ordinaires par exemple,<br />

que les défauts d’identification pouvaient<br />

conduire à des déphasages anormaux des<br />

réponses en certaines zones avec pour<br />

conséquence une reconstruction spectrale<br />

éloignée de la réalité. Pour améliorer<br />

l’identification, nous avons utilisé une<br />

nouvelle technique que l’on peut rapprocher<br />

de celle des moindres carrés généralisés<br />

[CLA.].<br />

Cette méthode présente l’avantage de<br />

fournir des résultats acceptables à partir<br />

de modèles d’ordre réduit. La détermination<br />

de l’ordre optimal pour le modèle se<br />

Résumé<br />

fait automatiquement grâce à un critère<br />

portant sur des énergies modales estimées<br />

du système. Cette technique exige<br />

toutefois de vérifier la pertinence physique<br />

des modèles identifiés.<br />

A l’issue du développement du nouveau<br />

module d’identification, nous avons pu vérifier<br />

sa cohérence sur les résultats d’essais<br />

de deux satellites de télécommunications.<br />

Sur la Figure 5, nous pouvons voir la<br />

comparaison entre la simulation et l’essai<br />

réel d’un satellite de télécommunications<br />

en utilisant, cette fois-ci, l’identification<br />

temporelle globale au lieu des identifications<br />

spectrales (comme nous le mon -<br />

Dans l’industrie spatiale, la qualification d’un satellite requiert des tests en vibrations qui permettent de<br />

vérifier et de garantir la tenue mécaniques des structures et des équipements au cours du lancement.<br />

Pour cela, le satellite est placé sur la table d’un pot vibrant et l’on réalise une rampe (exponentielle) en<br />

fréquence avec un profil d’amplitudes représentatif de la décomposition spectrale des modes qui lui sont<br />

communiqué par l’interface de sanglage avec le lanceur. Mais cette technique fait apparaître des battements<br />

en sortie des modes faiblement amortis et les creux de ces battements sont autant de zones où<br />

l’amplitude de qualification n’a pas été atteinte. Pour prédire ce comportement à partir d’un essai très bas<br />

niveau, et grâce à cela essayer différentes techniques de réglage qui atténuent ces phénomènes parasites<br />

avant de lancer l’essai réel, nous avons développé un simulateur. Dans sa première version, la simulation<br />

reposait sur une identification des principaux modes obtenus à partir des réponses spectrales. La<br />

seconde version réalise une identification complète du processus sous test à partir d’un enregistrement<br />

temporel de toutes les réponses. Partant de ces résultats, il semble désormais possible d’envisager le<br />

contrôle actif des battements grâce à un correcteur temps réel qui utilise ces identifications.<br />

Bibliographie<br />

[LMS 1] “Frequently Asked Question : What’s the theory behind Sine Control Testing”, LMS International, Leuven<br />

[LMS 2] S. Ricci, B. Peeters, R. Fetter, D. Boland, J. Debille, Virtual shaker testing for predicting and improving<br />

vibration test performance. In Proceedings of the IMAC-XXVII, IMAC, Orlando, 9-12 February 2009.<br />

[LMS 3] J. F. Betts, K. Vansant, C. Paulson, J. Debille, Smart testing using virtual vibration testing, LMS<br />

International, Leuven<br />

[LMS 4] S. Ricci, B. Peeters, J. Debille, L. Britte, E. Faignet, Virtual shaker testing: a novel approach for improving<br />

vibration test performance, LMS International, Leuven, September 2008<br />

[GIR.] A. Girard, Identification modale d’un satellite en campagne de qualification, Mécanique & Industries, July<br />

2006 7 : pp 325-331<br />

[CLA.] D.W. Clarke, 1967, Generalized least squares estimation of the parameters of a dynamic model, IFAC<br />

Symp. on Identification in Autom. Cont. Systems, Prague, paper 3.17.<br />

trions sur la Figure 4). Toutes les voies<br />

d’accéléromètres ont été identifiés en une<br />

seule passe, contrairement à ce que nous<br />

faisions lorsque l’on utilisait une identification<br />

spectrale, et le temps total (identification<br />

+ simulation) a été de 120 secondes.<br />

La principale différence tient à ce que la<br />

simulation de chaque capteur n’est plus<br />

seulement précise au droit des modes mais<br />

également sur l’ensemble du spectre. Ces<br />

résultats ont permis de valider le principe<br />

de fonctionnement du simulateur, la validation<br />

définitive ne pouvant être prononcée<br />

qu’après réitération du même succès<br />

sur un nombre plus important de campagnes<br />

d’essais en vibrations de satellites.<br />

Actuellement, la section R&D des essais<br />

d’environnement des satellites travaille à<br />

de nombreuses améliorations telles que<br />

l’identification non-linéaire en vue d’éviter<br />

la prédiction de l’amortissement des<br />

modes en fonction du niveau injecté à la<br />

base, ou encore un correcteur temps réel<br />

pour résoudre le problème des battements.<br />

Une telle implémentation est<br />

désormais rendues possible par la précision<br />

des modèles identifiés ●<br />

Corentin NAISSE, ingénieur ECAM<br />

Institut Supérieur Industriel (Belgique) ;<br />

Alain BETTACCHIOLI, ingénieur R&D<br />

centre des essais d’environnement de<br />

Thales Alenia Space Cannes<br />

Abstract<br />

In the space industry, the qualification of a satellite<br />

requires vibration tests allowing the manufacturer<br />

to verify and to certify the mechanical integrity<br />

of structures and equipments during the<br />

launch. For those tests, the satellite is placed upon<br />

the table of an electrodynamic shaker and a(n)<br />

(exponential) ramp in frequency is applied with an<br />

amplitude profile typical of the modal spectral<br />

decomposition which is transmitted to it trough<br />

the payload adapter of the launcher. However, this<br />

method generates a beat effect when exiting lowdampened<br />

modes and the hollow produced in the<br />

response are all zones were the qualification<br />

amplitude hasn’t been reached. To predict this<br />

behavior from a very low-level test and, through<br />

this, to try different techniques of tuning dampening<br />

those parasite phenomenons’s before going<br />

through the real test, we developed a simulator. In<br />

its early version, the simulation had its roots in an<br />

identification of the main modes obtained from<br />

spectral responses. The second one goes through<br />

a complete identification of the process under test<br />

by the mean of a time-based record of all the sensor<br />

responses. From those results, it now seems<br />

possible to consider the active control of the beats<br />

through a real-time controller using those identified<br />

models.<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 6


Dossier<br />

Moyens de mesure dans les essais<br />

Mise au point d’un banc<br />

de dilatométrie sous vide<br />

et influence de l’histoire thermique<br />

sur le coefficient de dilatation<br />

thermique d’un matériau sandwich<br />

Introduction<br />

De nouveaux matériaux présentant, entre<br />

autres avantages, celui d’un coefficient<br />

de dilatation thermique (CTE) relativement<br />

faible, sont de plus en plus utilisés dans<br />

le domaine des satellites ou du spatial en<br />

général. Les ordres de grandeur de ces<br />

coefficients peuvent parfois n’être que de<br />

quelques 10 -7 °C -1 , comme c’est le cas par<br />

exemple du carbone de cyanate qui est<br />

utilisé pour des structures de télescope<br />

de détection. Pour faire face à la nécessité<br />

de savoir mesurer des coefficients de<br />

dilatation de cet ordre avec une précision<br />

suffisante, Thales Alenia Space s’est doté<br />

d’un nouveau banc de dilatométrie sous<br />

vide qui utilise un système de deux doubles<br />

interféromètres de Michelson intégrés de<br />

marque RENISHAW. La mesure de distance<br />

est basée sur l’effet Doppler, c’est-à-dire<br />

que le système traduit en fréquence la<br />

vitesse d’écartement relatif des deux<br />

miroirs. La variation de longueur de l’éprouvette<br />

est déduite par une simple intégration<br />

de cette vitesse par rapport au temps.<br />

La notion de mesure sous vide (en l’occurrence,<br />

de l’ordre de 10 -5 mbar) est particulièrement<br />

importante pour les applications<br />

spatiales car c’est seulement dans<br />

ces conditions représentatives de l’environnement<br />

en orbite, que le matériau à<br />

caractériser peut libérer les solvants, les<br />

colles et surtout l’eau qu’il contient depuis<br />

Mots-clés<br />

Dilatation thermique ; interféromètre de<br />

Michelson ; matériaux<br />

sa fabrication et son stockage à l’air libre.<br />

Sous l’effet du dégazage, la matériau se<br />

retrouve ainsi, au moins le temps de l’essai,<br />

dans un état très proche de celui qu’il<br />

atteindra rapidement dans l’espace.<br />

Pour la mesure, l’éprouvette est placée<br />

entre deux palpeurs, l’un fixe et l’autre<br />

mobile qui suit la variation de longueur de<br />

l’éprouvette, comme le montre la photographie<br />

de la figure 1.<br />

Des miroirs parallélépipédiques en<br />

Zérodur (1) de classe 0 sont solidaires des<br />

palpeurs et ils présentent une largeur suffisamment<br />

importante pour que leur déformation<br />

selon l’axe des faisceaux laser soit<br />

négligeable. Les thermocouples placés à la<br />

surface de l’éprouvette permettent d’en<br />

connaître la température moyenne. A l’issue<br />

du montage, cet ensemble est recouvert<br />

par une boîte radiative dont on fait<br />

cycler la température à raison de 1°C par<br />

minute, le plus souvent entre -15 et<br />

+80°C. A partir des données de températures<br />

en surface et de variation de<br />

longueur, nous pouvons obtenir directement<br />

la mesure du CTE de l’éprouvette.<br />

Dans la suite de cet article, nous présentons<br />

le protocole de mesure couramment<br />

adopté pour ce type de détermination et<br />

Figure 1 : Photographie du système de palpage du banc de mesures dilatométriques<br />

(1) Le Zérodur est un verre céramique<br />

développé par Schott Glass Technologies.<br />

Son coefficient de dilatation, très faible, est<br />

de l’ordre de 0±2.10 -8 °C -1 pour la classe 0.<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 4 7


Dossier<br />

quelques exemples de résultats qu’il a<br />

permis d’obtenir. Ceci nous permettra de<br />

mettre en évidence l’influence qu’a l’histoire<br />

thermique de certains matériaux sur<br />

le CTE et notamment l’existence d’un hystérésis<br />

du CTE pour des matériaux complexes.<br />

Protocole expérimental<br />

L’éprouvette à caractériser se présente<br />

sous la forme d’un parallélépipède rectangle<br />

de section 25 × 2 mm² et de longueur<br />

variable 96, 150 ou 250 mm. Nous la<br />

plaçons entre les palpeurs du dispositif de<br />

mesure et nous recouvrons ensuite l’ensemble<br />

d’une boîte radiative. Le tout est<br />

placé dans une enceinte à vide et les<br />

mesures proprement dites débutent<br />

lorsque la pression est de l’ordre de<br />

10 -5 mbar. Les acquisitions – longueurs<br />

différentielles (∆L) de l’éprouvette et<br />

températures en surface – sont réalisées<br />

toutes les 5 secondes tandis que l’éprouvette<br />

subit une dizaine de cycles thermiques<br />

entre -15 °C et 80 °C à raison<br />

d’environ 1 °C par minute.<br />

Un programme de traitement des mesures<br />

fournit la valeur du CTE pour toutes<br />

les températures qui se situent sur la<br />

plage explorée lors de l’essai. La fonction<br />

associée pour l’approximation du CTE peut<br />

être soit un polynôme soit une fraction<br />

rationnelle de la température.<br />

Quelques exemples<br />

de résultats et précision<br />

des mesures<br />

Des essais sur une éprouvette de Zérodur<br />

(de CTE très faible) ont permis de caractériser<br />

la précision du moyen de mesures.<br />

L’exploitation de l’essai a conduit aux résultats<br />

présenté sur la figure 2. Hormis les<br />

zones extrêmes où les résultats sont faussés<br />

par des effets de bord, nous obtenons<br />

une dispersion du CTE σ = 8,5.10 -9 °C -1 et,<br />

si l’on considère que l’erreur maximale de<br />

mesure est de 3σ = 2,5.10 -8 °C -1 , cette<br />

valeur pourtant faible semble encore très<br />

dimensionnante puisque l’écart maximum<br />

réel entre deux déterminations à la même<br />

température n’excède jamais 2.10 -8 °C -1<br />

(valeur obtenue à T=65°C sur la figure 2).<br />

Comme la valeur à 3σ n’est jamais atteinte,<br />

nous considérons que la précision qui caractérise<br />

la détermination du CTE est de<br />

2.10 -8 °C -1 , ce chiffre incluant à la fois la<br />

précision des mesures, les défauts de modélisation<br />

et de traitement algorithmique.<br />

Figure 2 : Courbes du CTE en fonction de<br />

la température avec une approximation<br />

polynomiale de degré 10 pour une<br />

éprouvette de Zérodur de longueur<br />

250 mm. Les zones grisées sont à exclure<br />

car elles résultent d’effets de bord de<br />

l’algorithme de traitement.<br />

Effets de l’histoire<br />

thermique sur le coefficient<br />

de dilatation<br />

Divers laboratoires de recherche sur les<br />

matériaux ont déjà mis en évidence des<br />

anomalies récurrentes lors des mesures<br />

du module d’Young sur des matériaux<br />

complexes. Dans le cas des matériaux<br />

biphasés, nous pouvons citer par exemple,<br />

[Chotard et al (2007)] qui ont mis en<br />

évidence la dépendance du module<br />

d’Young au sens de variation de la température<br />

: elle pu être attribuée à des phénomènes<br />

micro structuraux qui provoquent<br />

des contraintes internes propres à modifier<br />

la valeur du module d’Young. Sur un<br />

autre registre, pour caractériser l’endommagement<br />

des matériaux réfractaires<br />

électrofondus, [Yeugo Fogaing et al<br />

(2006)] ont montré l’existence d’un hystérésis<br />

du module d’Young en réalisant des<br />

mesures entre 0 et 1500 °C : ils ont pu<br />

ainsi établir que les dégradations provenaient<br />

des différentiels de dilatation liés<br />

à des transformations structurelles qui<br />

apparaissent avec la température. Les<br />

tensions thermiques au sein du milieu cristallin<br />

ont été également corrélés aux différentiels<br />

de dilatation de manière théorique<br />

par [Laval (1961)].<br />

En étudiant la dilatométrie du Nida (2)<br />

-Aluminium-Cyanate entre -15 °C et<br />

+90 °C, nous avons également remarqué<br />

des différences notoires entre les mesures<br />

réalisées lors des chauffes et lors des<br />

refroidissements, avec au final, une<br />

certaine tendance à converger vers un<br />

comportement moyen unique au fur et à<br />

mesure que l’on répète les cycles.<br />

Résultats<br />

La figure 3a présente les mesures de dilatométrie<br />

réalisées sur une éprouvette de<br />

242 mm de Nida-Aluminium-Cyanate entre<br />

-15°C et +90°C. La courbe violette<br />

correspond à la température et la courbe<br />

bleu foncé aux mesures d’élongation. Nous<br />

constatons que les mesures de longueurs<br />

différentielles ne sont que très faiblement<br />

bruitées et, grâce à un calcul statistique<br />

portant sur l’erreur de mesure, nous avons<br />

déduit que leur écart type était de 50 nm,<br />

ce qui correspond à une erreur maximale de<br />

mesure (valeur à 3σ) de 150 nm.<br />

Ces mesures nous ont permis de tracer<br />

les courbes de CTE en fonction de la<br />

température en tenant compte de son<br />

sens de variation. Nous en présentons les<br />

approximations affines sur la figure 3b et<br />

polynomiales d’ordre 10 sur la figure 3c.<br />

Nous constatons que ces résultats sont<br />

très proches et, compte tenu de cela, nous<br />

ne raisonnerons désormais que sur les<br />

approximations affines qui semblent suffisamment<br />

précise et représentatives des<br />

phénomènes à observer.<br />

Nous remarquons que les mesures de CTE<br />

sont cohérentes entre elles tant que le<br />

sens de variation de la température reste<br />

le même. Le cas échéant, le CTE est une<br />

fonction croissante de la température<br />

lorsque l’on chauffe (de -8.10 -7 °C à<br />

-4.10 -7 °C -1 ) tandis qu’il est faiblement<br />

décroissant lorsque l’on refroidit (de<br />

-6.10 -7 °C -1 à -6,5.10 -7 °C -1 ). Toutefois, au<br />

fur et à mesure des cycles, les pentes du<br />

CTE en chauffe (courbes bleue, rouge<br />

violette noire dans cet ordre) tendent à<br />

faiblir tandis que celles mesurées en refroidissement<br />

restent pratiquement inchangées.<br />

Nous pensons donc que la tendance<br />

du CTE, lorsqu’elle est mesurée en froid,<br />

reste sensiblement la même au cours des<br />

différents cycles thermiques, mais qu’en<br />

contre-partie, la pente du CTE mesuré au<br />

cours des chauffes tend vers une valeur<br />

limite, inférieure à celle initiale. Les cycles<br />

thermiques tendent donc à ramener les<br />

courbes de CTE obtenues lors des chauffes<br />

vers celles obtenues lors des refroidissements<br />

sans pour cela jamais les rejoindre.<br />

Ceci met en évidence deux choses :<br />

d’une part, l’histoire thermique du matériau<br />

agit le CTE, et d’autre part, le CTE<br />

présente un hystérésis, c’est-à-dire, une<br />

(2) L’acronyme Nida désigne des structures en<br />

Nid d’abeilles. Dans le cas cité dans le texte, la<br />

structure de l’Aluminium est en Nid d’abeilles.<br />

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Dossier<br />

Figure 3 : a) Variation de longueur et température moyenne en fonction du temps d’une éprouvette de Nida-Aluminium-Cyanate ;<br />

b) et c) Courbes du CTE en fonction de la température avec une approximation polynomiale de degrés respectifs 1 et 10.<br />

Les traits interrompus et les flèches mettent en évidence un cycle d’hystérésis particulier.<br />

non-linéarité qui apparaît systématiquement<br />

lors du changement de sens de variation<br />

de la température. Nous l’avons fait apparaître<br />

schématiquement sur la figure 3b par<br />

des flèches indiquant la courbes à suivre<br />

lorsque l’on chauffe ou l’on refroidit.<br />

Analyse et discussion<br />

Les résultats présentés dans la partie 4.1<br />

montrent que les matériaux complexes<br />

peuvent présenter des comportements<br />

différents selon le sens de variation de<br />

température. Par conséquent, la longueur<br />

de l’éprouvette est susceptible de varier en<br />

fonction de son histoire thermique. Dans le<br />

cas particulier de l’éprouvette de Nida-<br />

Aluminium-Cyanate, il semble que le matériau<br />

tende à se stabiliser lorsque l’on<br />

augmente le nombre de cycles thermiques<br />

et que l’allure de son CTE tende vers une<br />

droite unique (proximité des droites noire<br />

et violette sur la figure 3b) mais il semble<br />

peu vraisemblable qu’il existe une tendance<br />

moyenne unique du CTE qui généralise le<br />

cas de la chauffe et du refroidissement.<br />

Ceci confirme l’existence d’un hystérésis et<br />

par suite, la nécessité de connaître les deux<br />

lois de mesures du CTE pour prédire son<br />

évolution dimensionnelle en fonction de sa<br />

température. Un tel phénomène d’hystérésis<br />

du CTE en fonction de la température<br />

avait d’ailleurs déjà été constaté par<br />

[Courdille et al (1977)] au voisinage de la<br />

transition ferroélectrique-ferroélastique pour<br />

du Molybdate de Gadolinium.<br />

Bien évidemment, les comportements que<br />

nous avons pu observer ici ne sont pas<br />

généralisables à tous les matériaux com -<br />

plexes et ils diffèrent sensiblement selon<br />

la famille de matériaux considérée. Par<br />

exemple, nous n’avons pas observé d’hystérésis<br />

ou un quelconque changement de<br />

pente du CTE dans le cas des céramiques<br />

telles que le Nitrure de Silicium.<br />

Conclusion<br />

Parmi tous les paramètres à déterminer<br />

pour caractériser un matériau, la dilatation<br />

thermique est l’un des paramètres les<br />

plus importants car il détermine la cohérence<br />

mécanique des assemblages avec<br />

les variations de la température. Pour réaliser<br />

les mesures de dilatométrie, nous<br />

avons mis au point un banc qui utilise un<br />

système d’interférométrie laser par effet<br />

Doppler. Au cours des essais sous vide, la<br />

température de l’échantillon est obtenue<br />

en réalisant la moyenne de sa température<br />

en surface sachant que sa dynamique<br />

est de l’ordre de 1 °C par minute.<br />

Résumé<br />

La caractérisation des matériaux à faible dilatation thermique, en vue de leur utilisation dans le domaine<br />

des satellites, requiert la mesure du coefficient dilatation thermique sur une plage de températures allant<br />

de –20 à +100°C. Cette plage est choisie de façon à couvrir le domaine de températures qui règne à l’intérieur<br />

d’un satellite au cours de sa vie. Dans ce but, nous avons conçu un banc de mesures utilisant un<br />

système d’interférométrie Doppler intégré qui permet la détermination de ce coefficient avec une précision<br />

de l’ordre de 2.10 -8 °C -1 . Ce dispositif a permis, en outre, de mettre en évidence, pour un matériau de type<br />

sandwich, l’influence du sens de variation de la température lors des mesures et la dépendance des résultats<br />

vis-à-vis de l’histoire thermique du matériau.<br />

Bibliographie<br />

Grâce à différents essais, nous avons pu<br />

établir que la dispersion des mesures de<br />

longueurs différentielles réalisées par l’inter -<br />

féromètre était de 50 nm. Lors de l’étude<br />

d’une éprouvette de Nida-Aluminium-Cyanate,<br />

nous avons pu mettre en évidence l’effet de<br />

son histoire thermique sur son CTE. Elle se<br />

traduit par des lois différentes selon que l’on<br />

chauffe le matériau ou qu’on le refroidit, et<br />

un effet d’hystérésis qui permet de rejoindre<br />

les deux lois à une même température ●<br />

Jérémy PENEL, ingénieur PHELMA<br />

Grenoble INP ;<br />

Alain BETTACCHIOLI, ingénieur R&D<br />

centre d’essais d’environnement des<br />

satellites de Thales Alenia Space Cannes ;<br />

Guillaume CATTOEN, technicien<br />

responsable d’essais au laboratoire vide<br />

thermique de Thales Alenia Space Cannes<br />

Chotard T., Huger M., Soro J., 2007, Caractérisation du comportement mécanique endommageable de réfractaires<br />

à haute température par couplage de techniques ultrasonores, 18 ème Congrès Français de Mécanique.<br />

Yeugo-Fogaing E., Huger M., Chotard T., Gault C., 2006, Caractérisation de l’endommagement d’origine thermique<br />

de réfractaires de type électrofondu par techniques acoustiques à haute température, Matériaux 2006.<br />

Laval J., 1961, La dilatation thermique du milieu cristallin, Les facteurs de dilatation, Le Journal de Physique et<br />

le Radium, Tome 22, Pages 451-458.<br />

Courdille J.M., Dumas J., 1977, Etude dilatométrique des coefficients piézoélectriques et électrostrictifs du Molybdate<br />

de Gadolinium au voisinage de la transition ferroélastique, Le Journal de Physique, Tome 38, Pages 65-68.<br />

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Dossier<br />

Moyens de mesure dans les essais<br />

Étude aéro-vibro-acoustique<br />

d’une vitre latérale de voiture<br />

chargée par des fluctuations<br />

de pression aérodynamiques<br />

Introduction<br />

Les constructeurs automobiles ont effectué<br />

durant les dernières décennies des<br />

progrès considérables dans l’insonorisation<br />

des véhicules. Le bruit du moteur<br />

ainsi que le bruit de roulement ont été<br />

nettement réduit, et le bruit d’origine aérodynamique<br />

doit suivre le même chemin<br />

pour ne pas devenir fortement émergent<br />

lorsque les véhicules roulent à grande<br />

vitesse au dessus de 80 km/h. Un écoulement<br />

turbulent se développant alors<br />

autour de l’enveloppe extérieure du véhicule<br />

crée un champ aérodynamique fluctuant<br />

qui vient impacter les parois. Ces<br />

parois, et en particuliers les vitrages,<br />

vibrent et rayonnent du bruit vers l’intérieur<br />

de l’habitacle.<br />

L’étude du bruit d’origine aérodynamique<br />

repose encore beaucoup sur des mesures<br />

en soufflerie. Le coût exorbitant associé à<br />

ces séances de mesures et à la réalisation<br />

des prototypes pousse PSA Peugeot<br />

Citroën à développer une filière numérique<br />

prédictive pour l’aéroacoustique.<br />

Cette filière permettra également de<br />

comprendre les phénomènes physiques<br />

mis en jeux, dans le but d’améliorer le<br />

design acoustique des véhicules.<br />

Nous nous concentrons dans cet article<br />

sue la contribution d’un vitrage latéral. La<br />

première étude de ce genre a été menée<br />

sur un cas test « simple » mais représentatif<br />

[1]. Le cas test consistait en une<br />

cavité cubique dans laquelle étaient<br />

placés des échantillons de mousses aux<br />

4 coins de cette cavité. Une plaque d’acier<br />

était quant à elle placée sur la face supérieure<br />

de la cavité. L’objectif de cette<br />

étude était d’étudier la transmission du<br />

bruit dans la cavité au travers de la<br />

plaque d’acier chargée par deux excitations<br />

: des fluctuations de pression aérodynamiques<br />

calculées par un code CFD<br />

(Exa PowerFlow) et une représentation<br />

mathématique d’une couche limite turbulente<br />

(basée sur les modèles de Corcos et<br />

Goody). Les corrélations mesures-calculs<br />

furent satisfaisantes.<br />

Le sujet de l’étude décrite dans cet article<br />

est le même, mais cette fois en<br />

étudiant une vitre latérale de voiture<br />

réaliste (Figure 1) et en utilisant une technique<br />

innovante pour transférer l’information<br />

CFD sur le modèle vibro-acoustique.<br />

Le modèle comporte deux vitres<br />

latérales : une « petite » vitre latérale, fixe<br />

dans la réalité, et une « grande » vitre latérale,<br />

qui peut être mobile.<br />

Figure 1 : Vitre latérale étudiée<br />

dans ce projet<br />

La première partie de cet article décrira le<br />

processus numérique et les modèles<br />

éléments finis utilisés dans le cadre de<br />

cette étude, depuis les conditions aux limites<br />

jusqu’aux différents composants<br />

modélisés. Dans un deuxième temps les<br />

résultats sont présentés avec notamment<br />

une comparaison calcul-mesure.<br />

Procédure de calcul<br />

Cette étude est menée en utilisant le code<br />

élément finis ACTRAN[2]. Pour ce type<br />

d’étude, menée dans un contexte industriel,<br />

une approche hybride est requise. En<br />

effet les approches directes, où le code<br />

CFD calcule à la fois les champs aérodynamiques<br />

et acoustiques sont aujourd’hui<br />

encore bien trop coûteuses dans un<br />

contexte industriel, en raison de la précision<br />

requise pour l’acoustique. Les approches<br />

hybrides permettent aujourd’hui de<br />

faire des simulations aéro-acoustiques<br />

précises dans des temps de calculs acceptables<br />

par les industriels tout en obtenant<br />

d’excellents résultats [4].<br />

Dans un premier temps, une simulation<br />

CFD instationnaire (type LES) est menée<br />

dans l’environnement extérieur de la<br />

voiture, de manière à calculer les fluctuations<br />

de pression turbulente sur la surface<br />

extérieure de la vitre. Ensuite ce champ<br />

de pression turbulent (calculé dans le<br />

domaine temporel) est converti dans le<br />

domaine fréquentiel via une transformée<br />

de Fourier.<br />

Finalement, ce spectre de pression turbulente<br />

est utilisé comme excitation du<br />

modèle vibro-acoustique : le champ de<br />

pression turbulente charge la surface extérieure<br />

de la vitre latérale et le code de<br />

simulation acoustique prédit la propagation<br />

du bruit au travers de la vitre et à l’intérieur<br />

de l’habitacle. La 2 décrit la procédure<br />

utilisée pour ce type de simulation<br />

numérique.<br />

Cette étude se concentrera sur la comparaison<br />

de deux stratégies pour transférer<br />

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Dossier<br />

Figure 2 : Procédure de calcul<br />

savoir les tourbillons) est bien plus petite<br />

que celle des longueurs d’onde acoustiques<br />

et des longueurs d’onde de flexion calculées<br />

par le code vibro-acoustique. Lorsque<br />

l’on utilise une technique d’interpolation<br />

linéaire, il est parfois nécessaire de devoir<br />

sur-raffiner le maillage vibro-acoustique par<br />

endroit de manière à capturer correctement<br />

les petites perturbations aérodynamiques.<br />

En conséquence, la taille du modèle<br />

devient plus importante, ce qui affectera<br />

les coûts calcul. Enfin, il peut être parfois<br />

très difficile de savoir à priori quelle taille<br />

de maille est nécessaire pour capturer<br />

correctement ces petites fluctuations de<br />

pressions. La nouvelle technique d’intégration<br />

utilisée dans cette étude permet<br />

de se libérer de cette contrainte et assure<br />

une complète conservation de l’information<br />

CFD, et ce quelle que soit la différence<br />

de raffinement entre le maillage CFD et le<br />

maillage vibro-acoustique. L’objectif de<br />

cette étude est de démontrer les performances<br />

de cette nouvelle technique.<br />

Calculs CFD<br />

Figure 3 : Fluctuations de pression turbulente à un pas de temps donné calculées par<br />

le code CFD sur les surfaces extérieures des vitres latérales<br />

Les calculs CFD ont été réalisés par PSA.<br />

Le code PowerFlow a été utilisé pour<br />

calculer les fluctuations de pression turbulente<br />

sur la surface extérieure de la vitre<br />

(Figure 3). Il s’agit ici d’un calcul CFD instationnaire<br />

dont les paramètres sont exposés<br />

ci-dessous :<br />

- Pas de temps = 4*10 -5 s<br />

- Durée d’acquisition = 0.5s<br />

Le domaine temporel et le domaine<br />

fréquentiel sont liés par les paramètres<br />

de Nyquist :<br />

Figure 4 : Conditions aux limites du modèle vibro-acoustique<br />

l’information entre le maillage CFD et le<br />

maillage acoustique :<br />

- Une interpolation linéaire<br />

- Une technique d’intégration, basée sur<br />

une conservation de l’énergie<br />

Le transfert de l’information calculée par le<br />

code CFD entre le maillage CFD et le<br />

maillage vibro-acoustique représente un<br />

des plus gros challenges à remplir dans le<br />

cadre de cette technique d’approche<br />

hybride [3]. En général le maillage CFD est<br />

toujours plus fin que le maillage vibroacoustique<br />

puisque la taille des phénomènes<br />

physiques calculés par le code CFD (à<br />

Ainsi, le pas de temps utilisé pendant le<br />

calcul CFD permet de connaître les fluctuations<br />

de pression turbulente jusqu’à<br />

une fréquence maximale 12500Hz, et la<br />

durée du calcul CFD permet de connaître<br />

ces fluctuations tous les 2Hz.<br />

Modèles<br />

vibro-acoustiques<br />

Les deux vitres ne sont composées que<br />

d’une couche de verre de 3.15 mm<br />

d’épaisseur. Les propriétés mécaniques<br />

du verre sont décrites ci-dessous :<br />

- Module de Young : 4.85e+10 Pa<br />

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Dossier<br />

- Coefficient de Poisson : 0,2398<br />

- Densité : 2500 kg/m 3<br />

Un amortissement de 1% est pris en<br />

compte dans la structure. Dans le cadre de<br />

cette étude cet amortissement est considéré<br />

comme constant sur toute la bande<br />

de fréquence mais il est possible dans<br />

ACTRAN de prendre en compte un amortissement<br />

qui varie avec la fréquence.<br />

La Figure 5 montre les conditions aux limites<br />

utilisées dans le cadre de cette étude.<br />

La petite vitre, fixe dans la réalité, est<br />

considérée comme complètement encastrée.<br />

La grande vitre, qui peut être mobile<br />

dans la réalité, est encastrée sur ses deux<br />

points de montages. Les surfaces rose et<br />

bleue de la Figure 5 représentent les<br />

surfaces qui seront chargées avec le<br />

champ de pression turbulent calculé par<br />

le code CFD.<br />

Des joints « simplifiés » sont également<br />

pris en compte (Figure 6). Cinq joints au<br />

total sont modélisés, et tous sont considérés<br />

comme encastrés :<br />

- Un grand joint appliqué autour de la<br />

grande vitre<br />

- 2 joints appliqués sur la surface extérieure<br />

de la grande vitre<br />

- 2 joints appliqués sur la surface intérieure<br />

de la grande vitre<br />

Figure 6 : Modélisation de l’air et des conditions de rayonnement en champ libre<br />

Figure 7 : Présentation des deux maillages vibro-acoustiques)<br />

le niveau de bruit en champ lointain,<br />

c’est-à-dire en dehors du maillage<br />

élément finis. En d’autres termes, il est<br />

possible de définir des microphones<br />

virtuels, sur lesquels ACTRAN calculera le<br />

niveau de bruit, en dehors du maillage<br />

élément finis.<br />

Figure 5 : Joints<br />

Les propriétés mécaniques des joints sont<br />

décrites ci-dessous :<br />

- Module de Young : 2e+7 Pa<br />

- Facteur d’amortissement : 5%<br />

- Coefficient de Poisson : 0,48<br />

- Densité : 870 kg/m 3<br />

Dans le cadre de cette étude, la vitre<br />

rayonne en champ libre. Ainsi une petite<br />

cavité d’air est modélisée avec des<br />

Figure 8 : Déplacement de la vitre<br />

chargée par le champ de pression<br />

turbulent à 519Hz<br />

éléments finis fluides pour modéliser la<br />

propagation du bruit en champ proche.<br />

Pour modéliser la propagation du bruit en<br />

champ lointain, des éléments infinis sont<br />

utilisés (Figure 7). Ils jouent deux rôles :<br />

- Un rôle de condition aux limites non réfléchissante,<br />

de manière à simuler le rayonnement<br />

de la vitre en champ libre<br />

- Ils permettent également de connaître<br />

De manière pratique, les éléments infinis<br />

ne sont pas quelque chose que l’utilisateur<br />

doit mailler, ils s’appliquent<br />

comme une condition aux limites classiques<br />

sur les faces libres des éléments<br />

finis fluides.<br />

Dans cette étude, les calculs sont menés<br />

jusque 2000Hz. Deux maillages vibroacoustiques<br />

sont utilisés (Figure 8) :<br />

- Le maillage de la structure du premier<br />

modèle est basé sur un pur critère vibroacoustique<br />

: 4 éléments quadratiques<br />

par longueur d’onde de flexion sont utilisés.<br />

Ainsi, à 2000Hz, la longueur d’onde<br />

de flexion dans la vitre est égale à<br />

0.114m, ce qui signifie que l’on doit<br />

mailler la structure de la vitre avec des<br />

éléments de 0.0285m. Ce modèle est<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 2


Dossier<br />

appelé « maillage grossier », ou « coarse<br />

mesh ».<br />

- Le maillage de la structure du deuxième<br />

modèle est raffiné et la taille des<br />

éléments est de 7mm. Il doit permettre<br />

de correctement capturer les variations<br />

spatiales des fluctuations de pression<br />

turbulente. Ce maillage est considéré<br />

comme le maillage de référence, étant<br />

donné qu’il est le plus fin.<br />

- Les maillages de la cavité sont identiques<br />

pour les deux modèles. 4 éléments sont<br />

nécessaires pour correctement capturer<br />

la plus petite longueur d’onde acoustique.<br />

A 2000Hz, la longueur d’onde est<br />

de 0.17m, ce qui implique qu’il faut utiliser<br />

des éléments de 4cm.<br />

Résultats<br />

Une fois les résultats CFD calculés,<br />

ACTRAN va automatiquement projeter l’information<br />

CFD (i.e. les fluctuations de<br />

pression turbulente) sur la surface extérieure<br />

des deux modèles vibro-acoustiques,<br />

en utilisant deux techniques :<br />

- Une technique d’interpolation linéaire<br />

(appelée « sampled TWPF » (pour<br />

Turbulent Wall Pressure Fluctuation) dans<br />

les résultats)<br />

- Une technique d’intégration (appelée<br />

« integrated TWPF » dans les résultats »).<br />

Cette technique assure une complète<br />

conservation de l’information CFD durant<br />

son transfert sur le maillage vibroacoustique,<br />

et ce quelle que soit la différence<br />

de raffinement entre le maillage<br />

CFD et le maillage vibro-acoustique.<br />

Une fois les fluctuations de pression turbulente<br />

transférées sur le maillage vibroacoustique,<br />

ACTRAN va simuler la propagation<br />

du bruit au travers de la vitre et le<br />

rayonnement de la vitre en champ libre.<br />

Les Figure 9 et Figure 10 présentent les<br />

comparaisons des résultats obtenus avec<br />

les 2 modèles vibro-acoustiques et les<br />

2 techniques de projection de l’information<br />

CFD.<br />

Les résultats acoustiques obtenus avec<br />

chacune des méthodes de projection en<br />

utilisant le maillage de référence (i.e. le<br />

plus fin) sont quasi identiques. Cette<br />

comparaison confirme que les deux approches<br />

permettent d’obtenir des résultats<br />

corrects, à partir du moment où le<br />

maillage vibro-acoustique est suffisamment<br />

fin pour correctement capturer les<br />

Figure 9 : Niveau de bruit sur un microphone place à l’oreille du conducteur<br />

en fonction de la fréquence<br />

Figure 10 : Puissance acoustique rayonnée par la vitre en fonction de la fréquence<br />

variations spatiales des fluctuations de<br />

pression turbulente.<br />

Cependant, la comparaison des résultats<br />

entre le maillage « grossier » (coarse<br />

model) et le maillage « fin » (fine model),<br />

obtenus en utilisant une interpolation<br />

linéaire classique, met en évidence des<br />

différences dans les moyennes et hautes<br />

fréquences.<br />

Ces différences sont dues au fait que les<br />

éléments du maillage « grossier » sont trop<br />

gros pour correctement capturer les variations<br />

spatiales des fluctuations de pression<br />

turbulente. Ceci montre qu’une partie<br />

de l’information CFD n’a pas été correctement<br />

transférée sur le maillage vibroacoustique.<br />

Si l’on fait ce même type de comparaison<br />

entre le maillage « fin » et le maillage<br />

« grossier », mais cette fois en utilisant la<br />

technique d’intégration, on observe que<br />

les résultats sont identiques, et ce sur la<br />

gamme complète de fréquence. Cette<br />

observation confirme que la technique<br />

d’intégration permet de conserver toute<br />

l’information CFD, et ce quelle que soit la<br />

différence de raffinement entre le maillage<br />

CFD et le maillage vibro-acoustique.<br />

En conclusion, la technique d’intégration<br />

permet d’obtenir avec un maillage « grossier<br />

» mais suffisamment fin pour capturer<br />

les phénomènes vibro-acoustiques la<br />

même précision de résultats (voire une<br />

meilleure précision, Figure 10) que le<br />

E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 3


Dossier<br />

maillage « fin » associé à une interpolation<br />

linéaire, et ce pour un effort calcul moins<br />

important (Tableau 1). En effet, si l’on<br />

souhaite utiliser une technique d’interpolation<br />

linéaire, le maillage vibro-acoustique<br />

doit être sur-raffiné pour être capable de<br />

correctement capturer les variations<br />

spatiales des fluctuations de pression<br />

turbulente. En plus d’alourdir les modèles<br />

numériques, il peut être difficile pour<br />

l’utilisateur de connaître à priori la taille<br />

d’éléments qui permettra de correctement<br />

capturer ces variations spatiales.<br />

Tableau 1 : Taille des modèles et temps de calcul par fréquence<br />

Model Nombre de degrés de liberté Temps de calcul par fréquence<br />

Coarse 272 000 6 min<br />

Fine 413 000 12 min<br />

Enfin la Figure 11 montre une comparaison<br />

entre la mesure et le calcul : la corrélation<br />

entre les deux résultats est correcte<br />

et valide les techniques mises en jeux<br />

dans le cadre de cette étude.<br />

Conclusions<br />

Cette étude aéro-vibro-acoustique d’une<br />

vitre latérale de voiture chargée par des<br />

fluctuations de pression turbulente permet<br />

d’abord de mettre en évidence les performances<br />

et la précision d’une approche<br />

hybride. En effet la comparaison calculmesure<br />

met en lumière la qualité des<br />

résultats numériques et les temps de<br />

calculs affichés sont en adéquation avec<br />

les besoins de l’industrie.<br />

Ensuite cette étude montre à quel point<br />

le transfert de l’information CFD entre le<br />

maillage CFD et le maillage vibro-acoustique<br />

est crucial. En effet, grâce aux différentes<br />

comparaisons menées dans le<br />

cadre de ce projet, il est démontré que<br />

l’utilisation d’une technique d’interpolation<br />

linéaire nécessite un sur-raffinement<br />

Bibliographie<br />

du maillage vibro-acoustique pour assurer<br />

un minimum de perte d’information.<br />

Ce sur-raffinement implique un alourdissement<br />

significatif du modèle numérique<br />

et en termes de confort d’utilisation, il peut<br />

être difficile de connaître la taille d’élément<br />

nécessaire pour capturer les phénomènes<br />

aérodynamiques. L’utilisation de<br />

la technique d’intégration implémentée<br />

dans ACTRAN permet de s’affranchir de<br />

cette contrainte. Cette technique permet<br />

[1] S.Caro, A.Ramonda (FFT), F.Perot, S.Vergne, M.Pachebat (PSA), “TBL Noise generated by a<br />

simplified side mirror configuration and acoustic transfer through the window: modelling<br />

using Actran and Fluent”, AIAA 2006, Paper 2006-2490<br />

Figure 11 : Comparaison entre le calcul (courbe rouge) et l’expérience (courbe bleue),<br />

niveau de bruit à l’oreille du conducteur<br />

de conserver toute l’information CFD, et<br />

ce quelque soit la différence de raffinement<br />

entre le maillage CFD et le maillage<br />

vibro-acoustique. Au travers du travail<br />

présenté, il est démontré qu’il est possible<br />

d’obtenir avec cette technique d’intégration<br />

la même précision de résultats<br />

(voire une meilleure précision) avec un<br />

modèle 2 fois plus petit.<br />

Cette étude validant la procédure mise en<br />

place pour ce type de calcul, il est maintenant<br />

envisagé de passer à un nouveau<br />

stade en termes de complexité de modèle,<br />

avec la modélisation de l’habitacle de la<br />

voiture et la prise en compte de l’absorption<br />

acoustique due à la présence des<br />

sièges, des tapis, etc. ●<br />

[2] Free Field Technologies, ACTRAN 11 User’s manual<br />

[3] S.Caro, J.Manera, Y.Detandt (FFT), R.Toppinga (Daimler), F.Mendonça (CD-Adapco),<br />

“Validation of a New Hybrid CAA strategy and Application to the Noise Generated by a Flap<br />

in a Simplifed HVAC Duct”, AIAA 2009, Paper 09-3352<br />

[4] S.Detry (Visteon), J.Manera, Y.Detandt (FFT) - “Aero-Acoustic predictions of automotive<br />

instrument panel ducts”, 09NVC-0131, 2009 SAE NVH Conference, Detroit, USA, MI<br />

[5] F. Van Herpe (PSA), “Aero-Vibro-Acoustic Analysis of a Side Window Loaded with a<br />

Turbulent Wall Pressure Fluctuation”, ACTRAN user’s conference 2010, Brussels, Belgium<br />

François VAN HERPE,<br />

(francois.vanherpe1@mpsa.com),<br />

Sandrine Vergne<br />

PSA, Centre Technique de Vélizy A, Route<br />

de Gisy, 78140 VELIZY VILLACOUBLAY –<br />

France ;<br />

Julien MANERA, (julien.manera@fft.be),<br />

Yves Detandt<br />

Free Field Technologies,<br />

Rue Emile Francqui 1,<br />

1430 Mont Saint Guibert – Belgium<br />

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Dossier<br />

Moyens de mesure dans les essais<br />

Improving vibration environmental<br />

testing using a virtual shaker testing<br />

approach<br />

Introduction<br />

Laboratory vibration tests on (large spacecraft)<br />

structures essentially serve 2 goals:<br />

qualification of the structure by subjecting<br />

it to vibration environments that are representative<br />

for the operational conditions<br />

and validation of the Finite Element Model<br />

for a reliable simulation of the coupling of<br />

the structure with the launcher. Virtual<br />

testing means simulating a test prior to its<br />

physical happening. In order to obtain a<br />

reliable test prediction, all aspects which<br />

play a major role in the test definition must<br />

be taken into account. Three such actors<br />

perform in the specific case of vibration<br />

testing of large structures (e.g. satellites),<br />

concurring in the definition of a complex<br />

dynamic system:<br />

- the vibration exciter, used to generate<br />

the required interface forces at the<br />

required frequencies;<br />

- a closed-loop vibration control system,<br />

employed to keep well under control the<br />

test execution, often dealing with expensive<br />

and one-of-a-kind hardware specimens;<br />

- the target structure, which needs to be<br />

qualified to comply with specific operational<br />

conditions (e.g. launch loads).<br />

By carrying out of such a “virtual shaker<br />

test”, the test engineer can evaluate the<br />

test performance of the mentioned system<br />

prior to actually putting things into operation:<br />

this can help him first in defining the<br />

proper selection of all parameters involved<br />

in the experiment, accounting for a<br />

“smoother” test deployment; moreover,<br />

this can lead him to nimbly correlate the<br />

mathematical models with experimental<br />

data, and gain a deeper insight about the<br />

overall system physics.<br />

Some works have already been presented<br />

about this virtual vibration testing subject;<br />

amongst the others, [1] provides a clear<br />

and comprehensive view on the overall<br />

procedure in the case of satellites qualification<br />

testing, emphasizing the deployment<br />

of a specific facility used for such<br />

vibration tests in a major European test<br />

centre. One of the objectives of the present<br />

paper is to further investigate exciter<br />

and vibration controller behaviour by<br />

providing a description of the modelling<br />

and validation activities performed in order<br />

to set up the basis for a closed-loop cosimulation<br />

routine including a structural<br />

FE model (or a multibody model including<br />

flexible components).<br />

Concerning the exciter modelling, pre -<br />

sented in Section 2, a number of papers<br />

are available [2] [3] [4] [5] describing<br />

lumped parameter electro-dynamic shaker<br />

models with different degree of complexity;<br />

a general one is taken here as starting<br />

point for the development of a reverseengineering<br />

approach in which model<br />

parameters are extracted from experimental<br />

measurements. Concerning the<br />

controller modelling, presented in Section<br />

3, a commercial implementation of vibration<br />

controller [6][7] is taken as a starting<br />

point for the development of a simplified,<br />

yet complete, simulation model, which is<br />

Fig. 1. Electro-dynamic shaker scheme.<br />

eventually validated adopting a hardwarein-the-loop<br />

(HIL) approach. In Section 4, a<br />

satellite model will be added and some<br />

realistic sine sweep runs performed.<br />

Finally, in Section 5, some future directions<br />

and user scenarios for the developed<br />

technology will be discussed.<br />

Shaker modelling<br />

Electro-dynamic shaker physics<br />

The electro-dynamic vibration exciter is<br />

extremely popular for use in vibration testing,<br />

due to the wide range of forces and<br />

frequencies that can be obtained, the ease<br />

of use and the possibility to operate both<br />

in open-loop and closed-loop setups [8].<br />

Fig. 1 shows a schematic view of the<br />

shaker structure. At the heart of the<br />

machine is a coil suspended in a radial<br />

magnetic field, acting in the normal plane<br />

with respect to the coil axis. This field is<br />

produced by building a magnetic permeable<br />

circuit to transmit flux from both poles<br />

of an axially magnetized permanent<br />

magnet (small shakers) or electromagnet<br />

(large shakers); this is accomplished, as<br />

shown, by means of an inner pole piece<br />

and a back circuit conducting flux to an<br />

outer pole piece with a hole in its centre<br />

surrounding the coil. The air-gap between<br />

these pole pieces is minimized in order to<br />

reduce the reluctance of the magnetic<br />

circuit, thus maximizing the intensity of the<br />

field. When a current is passed through<br />

the coil, an axial force is produced in<br />

proportion to this current, and transmitted<br />

to a table structure to which the coil<br />

is attached by means of either a stiff cylindrical<br />

shell or a series of columns, the coil<br />

form or spider. The coil, accurately centred<br />

in the narrow air-gap between poles, is<br />

allowed to move axially being restrained<br />

from all other motions; this is accomplished<br />

by means of an elastic suspension<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 5


Dossier<br />

system made up of either a pierced disk<br />

or a set of radial beams, sometimes in<br />

combination with rollers.<br />

The table, spider and coil assembly is<br />

called shaker armature, and represents<br />

the moving element of the device; the<br />

exciter base holding the magnetic<br />

elements, which is frequently isolated from<br />

the building floor by use of compliant<br />

mounts (small shakers) or pneumatic<br />

suspensions (large shakers), will be<br />

referred to as shaker body. A major role is<br />

played by the shaker power amplifier,<br />

which actually provides the electrical<br />

power, in terms of voltage and current,<br />

that is converted by the exciter into<br />

mechanical power (and heat). In some<br />

cases, especially when dealing with small<br />

and medium sized shakers, the power<br />

amplifier has two modes of operation,<br />

which establish the voltage versus current<br />

relationships during exciter operations.<br />

Lumped parameter<br />

electro-mechanical model<br />

Starting from the evidence of shaker ope -<br />

ration, a number of lumped parameter electro-mechanical<br />

models have been developed<br />

in [2][3][4][5]. In this section, the<br />

selected, rather complete model will be<br />

discussed in detail. This model will be used<br />

as a starting basis for the elaboration of a<br />

system identification procedure and for the<br />

simulation runs. As from the portrayed<br />

mechanical structure of the shaker, it’s<br />

evident that the compliant connection<br />

between the armature assembly and the<br />

shaker body forms a single DOF system.<br />

Another DOF is introduced when considering<br />

the armature structure as being elastic<br />

rather than rigid: this is done by treating the<br />

coil and table as separate masses,<br />

connected by a spring and damper. Finally,<br />

the isolation system of the exciter, whenever<br />

present, can also be modelled as a<br />

spring and damper in between the body<br />

mass and the ground, allowing the entire<br />

machine to translate vertically.<br />

Such a three DOFs mechanical system is<br />

actually coupled to an electrical circuit<br />

which must account for the complex<br />

impedance of the armature coil: the minimum<br />

(DC) impedance exhibited at the<br />

shaker input terminals defines the coil<br />

resistance, while the increase of such<br />

impedance with frequency holds for its<br />

inductive component. The interaction<br />

between the mechanical and electrical<br />

domains is two-sided. On one hand, the<br />

force F [N] acting on the coil is proportional<br />

to the current flowing through it;<br />

according to Ampère’s law, the magnitude<br />

of such a force is given by:<br />

F = Blni = K f i (1)<br />

where B [T] is the magnetic field strength, l<br />

[m] is the coil length per turn, n [-] is the<br />

number of turns and i [A] is the current flowing<br />

through the coil. When the amplitude<br />

of motion is relatively small compared to<br />

the shaker stroke, (1) expresses a linear<br />

relationship, K f [N/A] being the force-current<br />

proportionality constant. On the other hand,<br />

when the coil moves within the magnetic<br />

field, a voltage is generated across the coil<br />

in proportion to its velo city; according to<br />

Faraday’s law such a back-electromotive<br />

force E bemf [V] is given by:<br />

(2)<br />

where [m/s] is the relative velocity of the<br />

coil with respect to the magnetic field.<br />

Again, for small armature motions (2)<br />

expresses a linear relationship, K v<br />

[V/(m/s)] being the voltage-velocity<br />

proportionality factor. Note that K f equals<br />

K v [3]. At this point the equations of<br />

motion governing such a model can be<br />

written down:<br />

(3)<br />

where M, C, K are the classical mass,<br />

damping and stiffness matrices of a<br />

mechanical 3-DOF system. The force (1)<br />

is acting between the coil and the body.<br />

R [Ω] and [H] are the coil resistance and<br />

inductance, respectively, and e [V] is the<br />

applied voltage.<br />

Note that the same equations of motion<br />

are implicitly and automatically obtained<br />

by modelling the shaker physics in the<br />

LMS Imagine.Lab AMESim environment<br />

[9] as shown in Fig. 2. Fig. 3 shows the<br />

transfer function between current and<br />

table acceleration, obtained by initializing<br />

model parameters with arbitrary but realistic<br />

values.<br />

Fig. 2. LMS Imagine.Lab AMESim [9]<br />

lumped parameter voltage-controlled<br />

shaker model.<br />

Fig. 3. LMS Imagine.Lab AMESim [9] shaker model FRFs.<br />

E S S A IS & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 6


Dossier<br />

Fig. 5. Overall view of Simulink implementation of the LMS sine controller.<br />

Table 1. Identified model parameters values<br />

Fig. 4. RMS SW3707 shaker and<br />

TGD3000 power amplifier.<br />

Model parameters<br />

identification<br />

A system identification methodology based<br />

on analytical formulation has been developed<br />

for estimating the shaker model<br />

parameters starting from measurements.<br />

More details on this system identification<br />

procedure can be found in [10]. The principle<br />

is that model transfer functions as<br />

in Fig. 3 can also be measured, by using<br />

an accelerometer at the shaker table and<br />

voltage and current transducers. The<br />

system identification procedure then finds<br />

the model parameters that yield transfer<br />

functions that agree best with measured<br />

transfer functions. The approach was validated<br />

using a voltage-driven RMS shaker<br />

(Fig. 4.) at the LMS laboratories in Leuven.<br />

The identified physical shaker parameters<br />

are synthesized in Table 1.<br />

Controller modelling<br />

Vibration testing of large and/or expensive<br />

structures requires the test to be carried<br />

out in a controlled manner. This differs<br />

significantly from classical modal testing<br />

approach in that the user is asked to specify<br />

a desired output (reference) level (e.g. a<br />

certain acceleration profile in the fre -<br />

quency range of interest), instead of an<br />

input one (e.g. simply sending a flat spectrum<br />

DAC output voltage to the shaker<br />

amplifier). This in turn means that some<br />

control application is required to close the<br />

Mechanical parameters<br />

loop, shaping the drive spectrum so that<br />

the excitation levels of the structure match<br />

the pre-defined ones and verifying the<br />

tested unit not being in danger, shutting<br />

the test down if it is. LMS Test.Lab Sine<br />

Control [7] is such an application, and it<br />

has been chosen here as a basis for the<br />

modelling process, mainly because of its<br />

large installed base at the major satellite<br />

test centres.<br />

The described application has been<br />

modelled by means of Matlab/Simulink,<br />

keeping both hardware [11] and software<br />

[7] aspects into account trying to replicate<br />

as much as possible the controller behaviour.<br />

Fig. 5 gives an overall view about the<br />

implemented model. Due to its complexity,<br />

a simple conversion of the controller<br />

implementation was not possible and a<br />

complete re-engineering approach was<br />

adopted. The following elements have<br />

been incorporated:<br />

- Generation of continuous drive signal<br />

with calculated sine amplitude, fre -<br />

quency, and phase at all time instances.<br />

- Adaptable sampling frequency implemented<br />

through a decimator chain to<br />

realize oversampling in relation to current<br />

sine frequency.<br />

Electrical parameters<br />

m c [kg] 3.52 L [mH] 0.081<br />

m i [kg] 4.00 R [Ω] 0.16<br />

c c [kg/s] 484.28<br />

c s [kg/s] 643.77 Coupling constants<br />

k c [N/m] 546.65e+06 K f [N/A] 38.00<br />

k s [N/m] 145.72e+03 K v [V/(m/s] 38.00<br />

- Amplitude estimation algorithms: har -<br />

monic (aka filtered), RMS, average, peak.<br />

- State-of-the-art control algorithm.<br />

- Control parameters selectable: sweep<br />

mode (linear, exponential), sweep speed,<br />

compression factor, and number of periods<br />

for amplitude estimation.<br />

The controller model is validated by<br />

comparing with the existing hardware /<br />

software implementation [7]. To exclude<br />

other uncertainties, a hardware-in-the-loop<br />

(HIL) approach has been adopted. A state<br />

space model of a mass-spring-damper<br />

system was created. It was then downloaded<br />

onto a dSPACE real-time platform,<br />

connected via I/O modules to the LMS<br />

SCADAS III front-end, and tested just like a<br />

real vibrating structure using LMS Test.Lab. A<br />

considerable number of Sine Control sweeps<br />

has been carried out, which differed by the<br />

selected control and sweep parameters,<br />

in order to collect a broad amount of data<br />

to exploit in the validation process. The<br />

same discrete state space model was<br />

then also directly connected with the<br />

controller model within the Simulink environment.<br />

The same tests were run as in<br />

the HIL approach and the controller<br />

results have been compared: the measured<br />

Test.Lab control harmonic spectra<br />

E S S A I S & S IM U L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 7


Dossier<br />

have been plotted against corresponding<br />

simulated ones (Fig. 6). Results show a<br />

striking correspondence.<br />

From the zoom, it is clear that the simulation<br />

and the test agree perfectly in the<br />

beating phenomenon after the first resonance.<br />

It is evident that the availability of<br />

such a fine controller model could help the<br />

test engineers to set up proper test conditions,<br />

speeding up test productivity.<br />

Fig. 6. Control harmonic spectra<br />

(response is zoomed around first<br />

resonance): excellent correspondence<br />

between real controller and controller<br />

model.<br />

[15]), introduced in the early seventies, is<br />

of prime importance for dynamic studies<br />

related to base excitation and modal reaction<br />

force. A physical interpretation of the<br />

effective mass can be given by a set of<br />

parallel SDOF oscillators attached to a<br />

common rigid massless base. Each mode<br />

of vibration of the distributed structure is<br />

represented by an oscillator. The mass of<br />

each oscillator is defined by the effective<br />

mass of the mode. For each mode, the<br />

effective mass is such that the reaction<br />

force of the mode of the structure to the<br />

driven base acceleration is equal to the<br />

reaction force of the corresponding oscillator.<br />

The “effective mass” modes show<br />

up as peaks in the transfer functions<br />

from base acceleration to interface force,<br />

but not in the transfer functions from<br />

interface forces to absolute acceleration<br />

of the masses (Fig. 7). The antiresonances<br />

of the transfer functions from<br />

base acceleration to interface force are<br />

the “modal peaks” in these cases. An indepth<br />

discussion on these aspects can<br />

be found in [16].<br />

- Sweep rate: better control performance<br />

(i.e. “measured” sine profile is closer to<br />

reference profile) at lower sweep rates.<br />

At lower sweep rates, more control<br />

updates are possible. The order in<br />

decreasing control quality is: 1 Oct/min<br />

> 2 Oct/min > 1 Hz/s > 2 Hz/s.<br />

- Number of periods (Np): less periods<br />

yield slightly better control, but noisier<br />

amplitude estimates. If less periods are<br />

used to estimate the sine amplitudes,<br />

indeed more control updates are possible.<br />

- Compression factor (cf): a low factor<br />

gives better control, whereas a higher<br />

factor yields more stable control in the<br />

sense that the spectrum is smoother and<br />

that less beating occurs.<br />

Coupled simulation: shaker,<br />

controller and structure<br />

The next step in the process will be to<br />

mount a head-expander and test article<br />

on the virtual shaker, to allow a full timedomain<br />

simulation of the real shaker test.<br />

In order to do this, the controller and<br />

shaker model will be made available in an<br />

industrial environment, as a plug-in of a<br />

multibody simulation package capable of<br />

handling flexibility such as LMS Virtual.Lab<br />

Motion [14]. This will ultimately also allow<br />

a clear prediction and proper understanding<br />

of possible problems with non-linearities<br />

during qualification tests, and a subsequent<br />

adjustment of the control strategy.<br />

Adding a simplified satellite<br />

model<br />

In the present paper, a simplified lumpedparameter<br />

spring / mass satellite model<br />

that were derived from a typical observation<br />

satellite was used. The model consists<br />

of one mass and spring for each mode,<br />

computed from the effective mass and the<br />

eigenfrequency. In addition, 2% of critical<br />

damping () is added to each mode. The<br />

effective mass concept (see for instance<br />

Fig. 7. Magnitude of transfer functions<br />

from interface forces to absolute<br />

acceleration of the masses.<br />

Virtual sine control testing<br />

of a satellite<br />

The sine controller developed in Section<br />

3 was coupled to the satellite model introduced<br />

in Section 4.1. A parameter study<br />

was performed in which the parameters<br />

of the control algorithm were varied and<br />

the effect on the control quality was studied.<br />

Based on the virtual sine control runs<br />

(Fig. 8 – Fig. 11), the following observations<br />

can be made (which are in line with<br />

the expectations and, therefore, confirms<br />

the validity of the virtual controller):<br />

Fig. 8. Control results 1 Hz/s, cf = 4, Np<br />

= 1.<br />

Fig. 9. Control results 2 Hz/s, cf = 4, Np<br />

= 1.<br />

Fig. 10. Control results 1 Oct/min,<br />

cf = 4, Np = 1.<br />

E S S A I S & SI M U LA T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 8


Dossier<br />

Fig. 11. Control results 2 Oct/min,<br />

cf = 4, Np = 1.<br />

Influence of the shaker<br />

As a first trial of a coupled simulation of<br />

shaker, controller and structure, the<br />

shaker identified in Section 2 (Table 1)<br />

was coupled to the satellite model. The<br />

control results are represented in Fig. 12.<br />

From the control difficulties at lower<br />

frequencies, it is clear that the used, relatively<br />

small, shaker (armature mass<br />

= 7.52 kg, shaker body mass = 150 kg) is<br />

not suited to perform the desired sine<br />

control test on the relatively heavy satellite<br />

structure (total mass > 3000 kg).<br />

Analysis revealed that this was due to the<br />

too low damping ratio ζ of a shaker mode.<br />

The damping ratio and the viscous dam -<br />

ping coefficient are related as:<br />

(4)<br />

Therefore, if the viscous damping coefficient<br />

c did not change, but the mass<br />

considerably increased, the damping ratio<br />

ζ decreases dramatically. For the empty<br />

shaker ζ = 30% and when adding the<br />

satellite to the shaker ζ = 2%. This low<br />

damping ratio explains the control difficulties<br />

in Fig. 12.<br />

Future directions<br />

Spacecraft structures are typically<br />

assumed to be linear in their design, development<br />

and verification. This means that<br />

the responses to a static load or dynamic<br />

excitation will increase or decrease with<br />

the same factor as the amplitude of the<br />

excitation load is changed. These analytical<br />

predictions include static and dynamic<br />

analyses both at the satellite level, as well<br />

as, the coupled dynamic loads analyses<br />

(CLA) at launcher/satellite level to predict<br />

flight loads for a specific satellite configuration<br />

and to confirm the launcher manual<br />

loads which are usually used to preliminarily<br />

design the satellite structure and<br />

appendages. However, experience has<br />

shown that various non-linearities might<br />

exist in spacecraft structures and therefore<br />

their dynamic effects can affect the<br />

design verification procedures [19]. The<br />

use of a time-domain multi-body simulation<br />

analysis approach, where non-linearities<br />

are assumed to be at the boundaries<br />

between structure and launch vehicle (or<br />

shaker facility) or in-between linear subcomponents<br />

can account for a significant<br />

number of the non-linear behaviour<br />

observed in spacecraft structures. In most<br />

cases, the encountered structural nonlinearities<br />

are associated with the presence<br />

of non-linear damping and/or stiffness<br />

characteristics.<br />

The presence of non-linear dynamic effects<br />

becomes evident during structural verification<br />

testing.<br />

In the satellite modelling example of<br />

Section 4.2, one of the springs was<br />

replaced by a bi-linear spring: the spring<br />

stiffness of the 2 nd part is 1000 times<br />

larger (i.e. almost a hard stop). The breakpoint<br />

“” between the 2 spring stiffness<br />

values is selected as half of the displacement<br />

that was obtained in the linear case<br />

in order to ensure that the non-linearity<br />

will be “activated” during a new sine<br />

sweep run. Fig. 13 shows the control<br />

acceleration time histories. Fig. 14 shows<br />

the corresponding spectrogram during sine<br />

sweep simulation including this non-linear<br />

spring. As expected, the non-linearity<br />

shows up as spikes in the acceleration<br />

signals and higher harmonics in the spectrogram.<br />

The time span in which the nonlinearity<br />

is activated is clearly visible (next<br />

to excitation frequency, also odd harmonics<br />

present from 35-40 s). In Fig. 13, the<br />

reference accelerations (±1g) are indicated<br />

by Y-cursors. Due to the sudden<br />

increase in spring stiffness, the acceleration<br />

time histories clearly show spikes.<br />

However, it seems that the underlying<br />

acceleration component at the fundamental<br />

sweep frequency is still well<br />

controlled.<br />

Fig. 13. Acceleration response at control<br />

location (residual mass).<br />

The reference accelerations (±1g)<br />

are indicated by Y-cursors.<br />

Fig. 12. (Left) Coupling of satellite to shaker identified in Section 2. (Right) Coupling of<br />

satellite to “enhanced” shaker: damping ratio of suspension mode was increased.<br />

Fig. 14. Spectrogram<br />

of a sine sweep simulation.<br />

E S S A IS & S I M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 5 9


Dossier<br />

Conclusions<br />

A virtual shaker testing approach has been<br />

presented, consisting of a coupled electrodynamic<br />

exciter lumped parameter model<br />

and vibration controller. Because of the<br />

importance of the shaker model and the<br />

fact that the required shaker data is not<br />

readily available from the manufacturers,<br />

a system identification methodology to<br />

Bibliographie<br />

extract shaker model parameters from<br />

measurements was presented. A vibration<br />

control application has also been implemented,<br />

and validated by means of a hardware-in-the-loop<br />

(HIL) test session. Finally, a<br />

satellite effective mass model was added<br />

to the virtual shaker platform and some<br />

sine control runs performed; confirming the<br />

high degree of realism that can be obtained<br />

in the virtual shaker approach.<br />

[1] M. APPOLLONI, A.COZZANI, Virtual testing simulation tool for the new quad head expander<br />

electrodynamic shaker. In Proceedings of the 6 th International Symposium on<br />

Environmental Testing for the Space Programmes, ESA-ESTEC, Noordwijk, The<br />

Netherlands, 12 – 14 June 2007.<br />

[2] N. L. OLSEN, Using and understanding electrodynamic shakers in modal applications. In<br />

Proceedings of the 4th International Modal Analysis Conference, IMAC, 1986.<br />

[3] K. G. MCCONNELL, Vibration testing: theory and practice. John Wiley & Sons, NY, 1995.<br />

[4] P. S. VAROTO, L. P. R. DE OLIVEIRA, Interaction between a vibration exciter and the structure<br />

under test. Sound & Vibration, October 2002.<br />

[5] G. FOX LANG AND D. SNYDER. Understanding the physics of electrodynamic shaker performance.<br />

Sound & Vibration, October 2001.<br />

[6] W. VERPOEST, H. DE KEERSMAEKER, J. DEBILLE, Multichannel sine reduction in support of<br />

satellite qualification testing … new technologies boost productivity. In Proceedings<br />

ESTECH 2000, IEST 46 th Annual Meeting, Providence, RI, 2000.<br />

[7] LMS INTERNATIONAL. LMS Test.Lab Environmental, Leuven, Belgium, www.lmsintl.com,<br />

2008.<br />

[8] G. FOX LANG, Electrodynamic Shaker Fundamentals. Sound & Vibration, April 1997.<br />

[9] LMS INTERNATIONAL. LMS Imagine.Lab Amesim, Roanne, France, www.lmsintl.com, 2008.<br />

[10] S. RICCI, B. PEETERS, J. DEBILLE, L. BRITTE, E. FAIGNET, Virtual shaker testing: a novel<br />

approach for improving vibration test performance. In Proceedings of the ISMA 2008<br />

International Conference on Noise and Vibration Engineering, Leuven, Belgium, 15-17<br />

September 2008.<br />

[11] LMS INTERNATIONAL. LMS SCADAS III Data Acquisition Front-end, Breda, The Netherlands,<br />

www.lmsintl.com, 2008.<br />

[12] LMS INTERNATIONAL. LMS Test.Lab Structures, Leuven, Belgium, www.lmsintl.com, 2008.<br />

[13] B. PEETERS, H. VAN DER AUWERAER, P. GUILLAUME, J. LEURIDAN. The PolyMAX frequency-domain<br />

method: a new standard for modal parameter estimation? Shock and Vibration,<br />

11:395-409, 2004.<br />

[14] LMS INTERNATIONAL. LMS Virtual.Lab Motion, Coralville, USA, www.lmsintl.com., 2008.<br />

[15] R. SEDAGHATI, Y. SOUCY, N. ETIENNE. Experimental estimation of effective mass for structural<br />

dynamics and vibration applications. Proc. IMAC 21, Kissimmee (FL), USA,<br />

February 2003.<br />

[16] B. PEETERS, H. VAN DER AUWERAER AND P. GUILLAUME, Modal survey testing and vibration<br />

qualification testing: the integrated approach. Journal of the IEST, 46, 110-118,<br />

September 2003.<br />

[17] M. APPOLLONI, A.COZZANI, Use of advanced integrated CAE tools to provide an end-to-end<br />

simulation of payload testing on Hydra. In Proceedings of Seminar on Integrated open<br />

CAD/CAE Platforms for Mechanical Engineering, , ESA-ESTEC, Noordwijk, The<br />

Netherlands, 28 September 2005.<br />

[18] J.F. BETTS, K. VANSANT, C. PAULSON, J. DEBILLE, Smart testing using virtual vibration testing.<br />

In Proceedings of the 24 th Aerospace Testing Seminar (ATS), Manhattan Beach, CA,<br />

USA, 8-10 April 2008.<br />

[19] ESA-ESTEC, Statement of work - Advancement of mechanical verification methods<br />

for non-linear spacecraft structures. Reference TEC-MCS/2007/1558/ln/AN,<br />

20 June 2007.<br />

Acknowledegements<br />

Part of the research has been carried out<br />

in the frame of the ESA-ESTEC study<br />

“Advancement of Mechanical Verification<br />

Methods for Non-linear Spacecraft<br />

Structures” (Contract 21539/08/NL/SFe),<br />

where LMS International acts as a subcontractor<br />

to Astrium Satellites ●<br />

B. Peeters (1) , J. Debille (1) , S. Ricci (1) ,<br />

R. Fetter (1) , D. Boland (1)<br />

(1)LMS International, Interleuvenlaan 68,<br />

B-3001 Leuven, Belgium,<br />

bart.peeters@lms.be<br />

(2)Università di Bologna, Forli Campus, Italy<br />

Abstract<br />

In the field of vibration testing, the interaction<br />

between the structure being tested<br />

and the instrumentation hardware<br />

used to perform the test is a critical<br />

issue. This is particularly true when testing<br />

massive structures (e.g. satellites),<br />

because due to physical design and<br />

manufacturing limits, the dynamics of the<br />

testing facility often couples with that of<br />

the test specimen in the frequency range<br />

of interest. A further issue in this field is<br />

the standard use of a closed loop realtime<br />

vibration control scheme, which<br />

could potentially shift poles and change<br />

damping of the aforementioned coupled<br />

system.<br />

“Virtual shaker testing” is a novel<br />

approach to deal with these issues: it<br />

means performing a simulation which<br />

closely represents the real vibration test<br />

on the specific facility by taking into<br />

account all parameters which might<br />

impact the dynamic behaviour of the<br />

specimen. In this paper, such a virtual<br />

shaker testing approach is developed. A<br />

coupled electro-mechanical lumped<br />

parameter shaker model is created first,<br />

and model parameters are tuned by carrying<br />

out some dedicated experiments. A<br />

vibration controller model is then implemented,<br />

based on existing algorithms,<br />

and validated by means of hardware-inthe-loop<br />

(HIL) simulation. At this stage, a<br />

virtual shaker test is run, by coupling<br />

shaker and control loop models in a cosimulation<br />

routine. Finally, results from a<br />

fully coupled simulation shaker, controller<br />

and satellite are presented.<br />

E S S A I S & S IM U L A TI O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 6 0


Traquer les chocs même invisibles !<br />

Avis aux plaisanciers peu délicats<br />

Posséder un enregistreur de choc ne sert pas seulement aux industriels de<br />

l’emballage dont la préoccupation première est la chute accidentelle d’un<br />

colis comportant des tubes de verre par exemple, des produits high-tech ou<br />

encore des objets précieux. Aujourd’hui, les loueurs de bateau ont eux aussi<br />

compris l’intérêt d’enregistrer des chocs que des plaisanciers auraient omis<br />

de révéler au moment de rendre un catamaran esquinté. Ils sont de plus en<br />

plus nombreux à vouloir équiper leurs appareils de capteurs et d’enregistreurs<br />

de choc. Une petite société de région parisienne, Tilt Import, est bien<br />

décidée à se pencher sérieusement sur un marché en devenir.<br />

« Quand vient la fin de l’été... Coquillages<br />

et coque cassée... ». La période estivale<br />

ne sourit pas à tout le monde. Surtout<br />

lorsque l’on possède des bateaux chers<br />

et imposants de 44 pieds et qu’un « jeune<br />

navigateur » a percuté – sans vous en<br />

informer au moment de récupérer sa<br />

caution – un rocher ou un autre obstacle<br />

sous-marin. « Les chocs sont à la fois invisibles<br />

et souvent très dangereux car ils<br />

peuvent créer des voies d’eau susceptibles<br />

de provoquer des désolidarisations<br />

voire un détachement de la coque, précise<br />

Jérôme Czap, directeur de Tilt Import. Ces<br />

accrochages peuvent également s’avérer<br />

très coûteux puisqu’ils vont de 5 000 à<br />

10 000 euros selon la taille du bateau,<br />

voire beaucoup plus. Enfin, il ne faut pas<br />

oublier que l’inspection systématique de<br />

la coque exige du temps, de l’argent et du<br />

personnel capable de plonger pour vérifier<br />

si aucune fissure n’est apparue depuis<br />

la virée en mer ».<br />

L’initiative est venue d’un loueur lui-même<br />

qui, las de constater les dégâts que<br />

certains clients pas toujours très honnêtes,<br />

causaient sur sa flotte de bateaux, a<br />

contacté en février dernier Tilt Import, une<br />

société de huit personnes implantée à<br />

Bazainville (Yvelines) et spécialisée depuis<br />

1986 dans les équipements de contrôle<br />

utiles dans l’environnement du transport ;<br />

« nous développons et commercialisons<br />

une gamme complète de produits allant<br />

des étiquettes de choc, indicateurs de<br />

chute de colis, indicateurs de température<br />

ou de gel à des solutions de suivi dans<br />

l’utilisation de produits fragiles, ce qui<br />

représente des données et des informations<br />

importantes pour les clients et les<br />

assureurs ». Ainsi, Tilt Import propose trois<br />

grandes familles de produits : non réutilisables<br />

(comme les indicateurs de chocs,<br />

renversement, inclinaison, de température,<br />

de gel etc. des marques Shockwatch,<br />

Tiltwatch, WarmMark, ColdMark...), les<br />

indicateurs réutilisables (comme l’indi -<br />

cateur de choc magnétique MAG 2000,<br />

l’enregistreur de choc magnétique MAG<br />

2000 Timer, l’indicateur de choc à billes<br />

OMNI-G...) et, pour finir les enregistreurs<br />

électroniques.<br />

Ces derniers ont<br />

d’ailleurs fait partie<br />

des premiers essais<br />

effectués au mois de<br />

mai sur une régate<br />

appelée « Croisière<br />

Bleue ». Plus précisément,<br />

ces tests<br />

ont été réalisés à<br />

partir de deux produits : le capteur de choc<br />

mécanique Mag 2000 et l’enregistreur de<br />

choc électronique Shocklog. « L’idée était<br />

de connaître et d’analyser les seuils de<br />

déclenchement, c’est-à-dire à partir de<br />

quel impact un loueur de bateau pouvait<br />

être alerté d’un choc ». Les valeurs testées<br />

sont particulièrement faibles, de l’ordre<br />

d’un ½ à 1,5 G. Mais ces résultats ont<br />

permis d’étalonner et de choisir les valeurs<br />

de chocs qui s’avèrent trop brutales pour<br />

un bateau. Le tableau ci-dessous donne<br />

des résultats à faible vitesse. Mais Jérôme<br />

Czap a été contacté par une société d’expertise<br />

capable quant à elle de procéder à<br />

une phase d‘essais en environnement<br />

pour tester la résistance des bateaux aux<br />

chocs violents et, par la même, tester les<br />

produits de la société Tilt. Cette campagne<br />

de tests devrait démarrer prochainement<br />

grâce à un roller, sorte de gros<br />

chariot monté sur roulettes et sur lequel<br />

on dépose des épaves de bateaux que l’on<br />

vient percuter – ou plutôt « talonner » –<br />

contre des rochers.<br />

Ces tests hors navigation « normale »<br />

permettront à Tilt Import de s’ouvrir définitivement<br />

un nouveau marché. Pour<br />

l’heure, les contacts avec les loueurs<br />

affluent, d’autant que les systèmes, dont<br />

les prix varient entre 50 et 1 500 euros<br />

pour les plus sophistiqués, ne rencontrent<br />

pas de problème d’étanchéité ou de<br />

défaillance en milieu marin. Reste à attendre<br />

les résultats des essais en phase<br />

« brutale », au cas où les plaisanciers<br />

s’aventureraient un peu trop loin, au large<br />

des terres et du respect du matériel...●<br />

Olivier Guillon<br />

E S S A IS & SI M U L A T I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 6 1


La Vie de l’ASTE<br />

Compte rendu<br />

VCB & ASTELAB 2012<br />

Du 3 au 5 juillet 2012, au Centre de Recherche EDF à Clamart s’est déroulé le<br />

colloque VCB & ASTELAB, organisé en partenariat entre ASTE et VCB (SUPMECA).<br />

L’événement a rassemblé des étudiants, des chercheurs et des professionnels de<br />

la vibration, du choc et des essais d’environnement mécanique et climatique.<br />

Le colloque était constitué de deux sessions en<br />

parallèle avec plus de quatre-vingt-dix présentations<br />

sur les thèmes suivants : détection et identification<br />

des dommages, contrôle des vibrations<br />

méthodes d’analyse modale, fatigue vibratoire,<br />

acoustique, machines tournantes, méthodes et<br />

moyens d’essais, incertitudes et non linéarités<br />

dynamiques, amortissement, la qualité dans les<br />

essais, essais climatiques.<br />

Plus de 200 personnes représentant le monde<br />

universitaire et industriel ont participé à ce<br />

rendez-vous incontournable de tous les leaders<br />

des essais et mesures. Une traduction simultanée<br />

des conférences a été mise en place. Toutes<br />

les conférences ont été accompagnées des articles<br />

et/ou des présentations PPT dont les fichiers<br />

ont été distribués aux participants.<br />

Un espace exposant a accueilli les professionnels,<br />

les fournisseurs de logiciels et d’appareils de<br />

mesure, des laboratoires d’essais d’environnement<br />

mécanique et climatique, des sociétés spécialisées<br />

dans la réalisation des outillages et des bancs d’essais<br />

ainsi que des associations travaillant dans le<br />

domaine des essais et mesures.<br />

Au total, seize sociétés, leaders dans leurs<br />

domaines d’activité, étaient présentes : PCB<br />

PIEZOTRONICS, LMS France, ALLIANTECH,<br />

OROS, NERYS, SEREME, ACTIDYN SYSTEMES,<br />

POLYTEC, HBM nCODE, M+P INTERNATIONAL,<br />

INTESPACE, SOPEMEA, MATHWORKS, HGL<br />

DYNAMICS, 01Db METRAVIB - ACOEM, BRÜEL<br />

& KJÆR.<br />

Un « mur d’image » présentant les sociétés a été<br />

projeté dans la salle d’exposition. Les partici-<br />

pants du colloque ont pu découvrir les dernières<br />

nouveautés technologiques et échanger avec<br />

les fabricants et les laboratoires d’essais, autour<br />

des sujets de conférences.<br />

Les professionnels, étudiants et chercheurs ont<br />

eu la possibilité d’associer leurs savoirs et<br />

compétences au cours d’un jeu VISHNO<br />

Challenge. Les équipes mixtes qui se sont<br />

formées spontanément se sont affrontées<br />

autour d’un sujet proposé par les organisateurs<br />

Jean-Luc Dion et Gaël Chevalier. Ce sujet concernait<br />

les fréquences de résonance d’un réglet en<br />

appui sur une table et que l’on déplace).<br />

Grâce à l’accueil chaleureux de Laurent Billet et<br />

de toute l’équipe d’EDF, qui a assuré une logistique<br />

sans faille et a su créer une très bonne<br />

ambiance au cours des trois jours de l’évènement,<br />

la première édition de VCB & ASTELAB a<br />

été un vrai succès. Le repas de Gala, qui a eu<br />

lieu au Train Bleu à la Gare de Lyon, a permis à<br />

tous les participants de se rencontrer dans une<br />

atmosphère détendue ●<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 6 2


La Vie de l’ASTE<br />

Compte rendu<br />

Journée Nexter - ASTE du 20 juin 2012<br />

Le 20 juin dernier, Nexter a accueilli l’ASTE pour une journée thématique consacrée<br />

à la Maîtrise de l’environnement mécanique dans le secteur de l’armement<br />

terrestre : essais systèmes et qualification équipements. Plus de cinquante personnes<br />

étaient présentes durant cet événement qui a eu lieu sur le site de Roanne.<br />

rents niveaux de protection, les catégories de<br />

menace et l’évaluation systématique ou « au pire »<br />

à faire sur les véhicules. La dernière présentation<br />

technique, réalisée par Bruno Colin (Nexter<br />

Systems), concernait l’environnement général<br />

des systèmes terrestres.<br />

La deuxième partie de la journée a été consacrée<br />

Après une présentation des activités de Nexter<br />

par André Marcon (Nexter Systems) et de l'ASTE<br />

par Bernard Colomiès, les participants ont assisté<br />

à un cycle de conférences sur les enjeux de la<br />

normalisation de la défense (Nicole Nahon, CND),<br />

la méthodologie de qualification des systèmes<br />

terrestre sur pistes spéciales (Pascal Lelan, DGA<br />

/TT) et la modélisation numérique<br />

de l’environnement aérodynamique<br />

induit par le tir<br />

Canon des systèmes terrestres<br />

(Roxan Cayzac de Nexter<br />

Munitions). Jean-Paul Calvel<br />

(DGA/TT) a exposé la protection<br />

des occupants des véhicules<br />

blindés (référentiel Otan<br />

Stanag 4569) avec les difféà<br />

une visite du site de Roanne. Les participants<br />

ont assisté à une présentation dynamique du<br />

VBCI sur piste et en tout-terrain qui leur a permis<br />

de se rendre compte de l’agilité de cet engin à<br />

haute mobilité sur tout type de pistes et en toutes<br />

situations. Le groupe a ensuite visité les chaines<br />

de fabrications constituées des ateliers de peinture<br />

et de montage des véhicules destinés aux<br />

armées françaises et étrangères. La journée s’est<br />

conclue par un debriefing en présence de Bernard<br />

Barret (responsable de la communication de<br />

Nexter Roanne), l’organisateur de cet événement.<br />

Son implication, ainsi que celle<br />

de André Marcon, le directeur<br />

du centre de Roanne, ont<br />

rendu possible la réussite<br />

totale de cette journée, qui a<br />

été l’occasion d’un véritable<br />

échange sur les essais systèmes<br />

et la qualification des<br />

équipements dans le secteur<br />

de l’armement terrestre ●<br />

E S S A I S & SI M U L AT I O N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 6 3


Au sommaire<br />

du prochain numéro<br />

Mesures et méthodes de mesure<br />

Quelles technologies pour la métrologie optique ?<br />

<strong>Essais</strong> et modélisation<br />

Ville et développement durable :<br />

de la technologie à la réalité<br />

Sans oublier<br />

Des avis d'experts ainsi que toutes les informations<br />

concernant la vie de l'ASTE et du Gamac, les événements,<br />

les formations et les actualités du marché de la mesure,<br />

des essais, de la modélisation et de la simulation.<br />

CONCEPTION ÉDITORIALE & RÉALISATION<br />

MRJ<br />

54, Boulevard Rodin – 92130 Issy les Moulineaux<br />

Tél. : 01 73 79 35 67<br />

Fax : 01 34 29 61 02<br />

www.mrj-presse.fr<br />

(La rédaction n’est pas responsable des documents qui lui sont<br />

adressés, sauf demande express, ceux-ci ne sont pas retournés)<br />

DIRECTEUR DE LA PUBLICATION<br />

Jérémie Roboh<br />

RÉDACTION<br />

Olivier Guillon<br />

(o.guillon@mrj-corp.fr)<br />

Comité de rédaction :<br />

Anne Marie Ajour (ASTE), Raymond Buisson,<br />

Abdérafi Charki (Istia), Bernard Colomiès (Sopemea –<br />

ASTE), François Derkx (IFSTTAR), Jean-Claude Frölich<br />

(ASTE), Olivier Guillon (MRJ), Henri Grzeskowiak<br />

(HG Consultant), Michel Roger Moreau (Gamac – ASTE),<br />

Lambert Pierrat (LJ Consulting), Jean Paul Prulhière<br />

(Metexo), Jean-François Romain (MRJ),<br />

Philippe Sissoko (LCIE), Pierre Touboul (Onera)<br />

Ont participé à ce numéro :<br />

Alain Bettacchioli, D. Boland, Art Braun, Darren Burke,<br />

Guillaume Cattoen, Paul Briard, Eric Chatelet, Ling Hong<br />

Chen, J. Debille, Régis Dufour, R. Fetter, Gérard Grehan,<br />

Jacques Laudinet, Julien Manera, Siegfried Meunier-<br />

Guttin-Cluzel, Corentin Naisse, Jérémy Penel, B. Peeters,<br />

Sawitree Saengkaew, Bert Suffis, François Van Herpe,<br />

Xue Cheng Wu<br />

ÉDITION<br />

Maquette : Graphaël (Paris)<br />

Couverture : Sandrine Weyland (MRJ)<br />

PUBLICITÉ<br />

MRJ - Tél. 01 73 79 35 67<br />

Patrick Barlier - p.barlier@mrj-corp.fr<br />

R é p e r t o i r e d e s a n n o n c e u r s<br />

ACTIDYN ....................................................43 M+P INTERNATIONAL ...............................29<br />

ASTE...........................................................62 MSC SOFTWARE .......................................35<br />

AMTECHDATA............................................11 NATIONAL INSTRUMENT ...2 e de couverture<br />

BILZ............................................................41 ROTRONIC .................................................35<br />

BOSE..........................................................37 OMEGA.........................................................7<br />

DB-VIB........................................................33 ROSIER ......................................................45<br />

DYNAMIX ...................................................25 SHIMADZU.................................................17<br />

ELTEC ........................................................15 SIEPEL .......................................................21<br />

ESI GROUP .........................4 e de couverture THE MATHWORKS.......................................2<br />

KILONEWTON............................................25<br />

KISTLER .......................................................7 SALONS :<br />

HBM .............................................................9 VIRTUAL PLM .....................3 e de couverture<br />

IAC SIM ENGINEERING.............................63 MESUREXPO ...................................12 et 19<br />

MESURES & TESTS...................................27 SEPEM TOULOUSE.............3 e de couverture<br />

DIFFUSION ET ABONNEMENTS<br />

Sonia Cheniti<br />

www.essais-simulations.com<br />

Abonnement 1 an (4 numéros) : 58 €<br />

Prix au numéro : 20 €<br />

Règlement par chèque bancaire à l’ordre de MRJ<br />

(DOM-TOM et étranger : nous consulter)<br />

Photo de couverture = Onera<br />

Trimestriel - N° 111<br />

octobre 2012<br />

Éditeur : MRJ<br />

SARL au capital de 50 000 euros<br />

54, Boulevard Rodin – 92130 Issy les Moulineaux<br />

RCS Paris B 491 495 743<br />

TVA intracommunautaire : FR 38491495743<br />

N° ISSN : 2103-8260<br />

Dépôt légal : à parution<br />

Imprimeur : Imprimerie de Champagne<br />

Z.I. Les Franchises – 52200 Langres<br />

Toute reproduction partielle ou globale est soumise à<br />

l’autorisation écrite préalable de MRJ.<br />

E S S A I S & S I MU L A T IO N S ● O C TO B R E 2 0 1 2 ● PAG E 6 4


ESI vous donne rendez-vous<br />

sur son stand au Salon VIRTUAL PLM

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