07.06.2022 Views

Essais & Simulations 149

Spécial Eurosatory Les essais accélèrent dans le domaine de la défense

Spécial Eurosatory
Les essais accélèrent dans le domaine de la défense

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

DOSSIER 42 32<br />

Spécial<br />

Eurosatory<br />

Les essais accélèrent<br />

dans le domaine de<br />

la défense<br />

Mesures 7<br />

Mesure mécanique et instruments de vision pour le<br />

contrôle qualité<br />

<strong>Essais</strong> et modélisation 20<br />

À l’occasion d’Astelab 2022, les essais se<br />

multiplient dans le domaine de la mécanique<br />

N° <strong>149</strong> • MAI - JUIN - JUILLET 2022 • 20 €


ÉDITORIAL<br />

La défense, de nouveau une<br />

priorité absolue ?<br />

Il ne faut pas se voiler la face. Bien avant la guerre que mène Moscou à l’Ukraine,<br />

il était devenu urgent de coordonner ses forces au niveau européen. Or si l’Union<br />

européenne a mis plus de soixante ans pour se former, il aura fallu autant de temps<br />

pour remettre la défense au coeur des enjeux de coopérations militaires.<br />

Olivier Guillon<br />

Rédacteur en chef<br />

Depuis l’échec de la Communauté européenne de défense<br />

(CED) en 1954, puis la décision de la France de se retirer<br />

du commandement militaire intégré de l’Alliance de<br />

l’Otan (pour finalement réintégrer l’Alliance en 2009), la<br />

priorité a été donnée à davantage de coopération entre les<br />

armées, ouvrant la voie à des programmes tels que le Scaf<br />

(système aérien de combat du futur)… des programmes<br />

que dont on aurait pu voir baisser voilure avec la crise du<br />

Covid-19. Finalement, la crise ukrainienne semble plutôt<br />

avoir les accélérés.<br />

« Outre l’accélération<br />

des programmes due<br />

au contexte de tensions<br />

géopolitiques, la grande<br />

nouveauté réside dans<br />

l’enchevêtrement et<br />

l’interconnexion de<br />

nombreuses technologies<br />

et autant de domaines<br />

d’essais »<br />

Mais la grande nouveauté réside dans l’enchevêtrement<br />

et l’interconnexion de nombreuses technologies et autant<br />

de domaines d’essais concernant le matériel, les systèmes<br />

embarqués, les technologies autonomes et à distance,<br />

la communication sécurisée et autre technologies quantiques. Les métiers des essais,<br />

de la mesure et de la simulation ont du pain sur la planche pour, on l’espère pour un<br />

monde plus pacifique.<br />

Olivier Guillon<br />

Envie de réagir ?<br />

@EssaiSimulation<br />

ÉDITEUR<br />

MRJ Informatique<br />

Le Trèfle<br />

22, boulevard Gambetta<br />

92130 Issy-les-Moulineaux<br />

Tel : 01 84 19 38 10<br />

Fax : 01 34 29 61 02<br />

Direction :<br />

Michaël Lévy<br />

Directeur de publication :<br />

Jérémie Roboh<br />

Directeur des rédactions :<br />

Olivier Guillon<br />

o.guillon@mrj-corp.fr<br />

COMMERCIALISATION<br />

RÉALISATION<br />

Publicité :<br />

Conception graphique :<br />

Patrick Barlier<br />

Dolioz - Adeline Docquier<br />

p.barlier@mrj-corp.fr<br />

Impression :<br />

Diffusion et Abonnements : DupliPrint<br />

https://digital.mrj-presse.fr/ 733, rue Saint-Léonard CS 30011<br />

https://essais-simulations.com/la-revue/ 53101 Mayenne Cedex<br />

Emilie Bellenger<br />

N°ISSN :<br />

abonnement@ essais-simulations.com 1632 - 4153<br />

Prix au numéro : 20€<br />

N° CPPAP : 1021 T 94043<br />

Abonnement 1 an France et à Dépôt légal : à parution<br />

l’étranger, 4 numéros en version<br />

Périodicité : Trimestrielle<br />

numérique : 60 € TTC<br />

Numéro : <strong>149</strong><br />

Abonnement 1 an version<br />

numérique + papier : 85 € TTC Date : mai - juin - juillet 2022<br />

Règlement par chèque bancaire à<br />

l’ordre de MRJ<br />

RÉDACTION<br />

Ont collaboré à ce numéro :<br />

Mattias Aimé (CEA), Alexis Banvillet<br />

(CEA), Bruno Colin (Nexter), Jean-<br />

Michel Courzereaux (Socitec France),<br />

Sarah Eagles (Vision Engineering),<br />

Jérôme Lopez (CFM), Daniel Leroy<br />

(ASTE), Miguel Marous (IMV France),<br />

Alain Refloch (Onera), Lauryanne<br />

Teulon (CFM).<br />

Comité de rédaction :<br />

Estelle Duflot (Réseau Mesure),<br />

Didier Large (Nafems), Daniel<br />

Leroy (ASTE), Jérôme Lopez (CFM),<br />

Patrycja Perrin (ASTE)<br />

PHOTO DE COUVERTURE :<br />

IStock MR1805<br />

Toute reproduction, totale ou partielle,<br />

est soumise à l’accord préalable de la<br />

société MRJ.<br />

Partenaires du magazine<br />

<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> :<br />

/Facebook.com/<br />

EssaiSimulation<br />

/@EssaiSimulation<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I1


SOMMAIRE<br />

MESURES<br />

SPÉCIAL DÉFENSE –<br />

EUROSATORY 2022<br />

28<br />

32 - Eurosatory rouvre ses portes sur fond de guerre en Ukraine<br />

34 - Vers plus d’essais hybrides et d’interopérabilité au sein de la DGA<br />

pour des évaluations de « bout en bout »<br />

36 - Les principes de la MBD au cœur de la maintenance prévisionnelle des équipements<br />

critiques embarqués sur les systèmes d’armes terrestres<br />

40 - Effet de la bulle sous-marine sur les suspensions d’équipements embarqués sur bâtiments<br />

de surface et sous-marins<br />

43 - Interface Concept exposera ses solutions sur le salon Eurosatory<br />

44 - Metravib Engineering, partenaire des industriels de la Défense<br />

45 - Le point sur le contexte et les objectifs du projet SAM<br />

48 - Une expertise en physique des chocs et balistique terminale<br />

49 - Calcul quantique pour les applications dans l’aérospatial et la défense. État des lieux<br />

52 - Quand les technologies quantiques s’ouvrent aux applications de défense…<br />

ACTUALITÉS<br />

6 Le Répertoire numérique au service des<br />

laboratoires d’essais poursuit sa mue<br />

6 - Un premier banc d’essais Safran Aero<br />

Boosters reçoit l'extension d'agrément<br />

aux activi-tés d'essais Leap-1A<br />

6 - Dassault Aviation et le Cetim signent<br />

un accord-cadre dans le contrôle de<br />

pièces de grandes dimensions<br />

6 - Pierre Claudel nouveau directeur<br />

général du Cetiat<br />

MESURES<br />

7 Le point sur les Journées de la Mesure,<br />

J’M 2023, en parallèle du salon Mesures<br />

Solutions Expo<br />

8 - Quand les instruments de mesure<br />

entrent en production...<br />

12 - Inspecter en stéréo 3D sans<br />

compromettre les rapports dans le<br />

contrôle qualité<br />

17 - L’utilisation de plusieurs méthodes<br />

d’estimation des incertitudes de<br />

mesurage est-elle un choix ou une<br />

obligation ?<br />

18 - Une nouvelle solution de mesure pour<br />

jauge de contrainte<br />

ESSAI ET MODÉLISATION<br />

20 - Astelab de retour à la fin juin chez<br />

EDF Lab à Palaiseau<br />

22 - Chargements multiaxiaux aléatoires –<br />

Analyse et développement des outils<br />

de synthèse<br />

25 - Évaluer l’impact acoustique<br />

d’équipements embarqués à bord<br />

d’un engin spatial<br />

30 - Quels moyens adopter pour simuler<br />

les sollicitations lors du transport ?<br />

©IMV Corporation<br />

OUTILS<br />

45 - Formations<br />

55 - Agenda<br />

Pierre Claudel ©Cetiat<br />

©Vision Engineering<br />

56 - Au sommaire du prochain numéro<br />

56 - Index des annonceurs et des<br />

entreprises citées<br />

56 - Le chiffre à retenir<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022I3


NOS DOSSIERS EN UN CLIN D’OEIL<br />

©Direction générale de l’armement<br />

DOSSIER<br />

Eurosatory ouvre ses portes sur<br />

fond de guerre en Ukraine p. 32 à 53<br />

Le grand rendez-vous de la défense, de la sécurité et de l’armement<br />

ouvrira ses portes à la mi-juin, du 13 au 17 pour être plus précis.<br />

L’occasion pour la revue <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> de revenir sur un<br />

secteur qui, malgré le contexte de conflits toujours bien présents<br />

dans notre monde, ne connaît pas la crise. Qui plus est, la guerre<br />

en Ukraine a réveillé les consciences, du moins celle qu’il est (re)<br />

devenu urgent de s’armer davantage et de relancer voire d’accélérer<br />

les programmes militaires ainsi que les campagnes d’essais et de<br />

simulation. Le point dans ce dossier spécial de ce numéro avec,<br />

notamment, le témoignage de deux ingénieurs (civil et militaire) de<br />

la DGA.<br />

MESURES<br />

© Vision Engineering<br />

Mesure mécanique et vision p. 7 à 19<br />

Dans la mesure de pièces mécaniques, les pratiques sont multiples.<br />

À l’occasion de ce dossier pleinement orienté mesure et contrôle<br />

qualité, véritable virage pris par la revue <strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong><br />

depuis le début de l’année, Jérôme Lopez, directeur technique du<br />

Collège français de métrologie (CFM) Lauryanne Teulon, également<br />

du CFM, reviennent sur les différentes techniques de mesure en<br />

production, et plus précisément sur des pièces produites à partir<br />

de la fabrication additive. Tous deux en ont également profité pour<br />

d’ores et déjà annoncer les prochaines Journées de la Mesure,<br />

organisées par le CFM, et qui se dérouleront à l’occasion du salon<br />

Mesures Solutions Expo, en octobre prochain.<br />

© DR<br />

ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Des essais de plus en plus poussés<br />

dans le domaine de la mécanique<br />

p. 20 à 31<br />

À l’occasion d’Astelab, qui revient cette année à la fin juin au sein<br />

d’EDF Lab, la rédaction d’<strong>Essais</strong> & <strong>Simulations</strong> a choisi de porter<br />

son attention sur les essais dans le domaine de la mécanique,<br />

avec plusieurs articles consacrés à la fois aux essais réalisés<br />

dans le domaine du transport (aérien, terrestre ou naval) et<br />

des multiples sollicitations en termes de vibrations subies par<br />

les systèmes et les éléments embarqués à bord. Autre sujet,<br />

le CEA met en avant dans ce numéro à l’impact provoqué par<br />

les chargements multiaxiaux aléatoires sur l’endommagement<br />

d’un système mécanique.<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I5


ACTUALITÉS<br />

EN BREF<br />

Un premier banc d’essais<br />

Safran Aero Boosters reçoit<br />

l'extension d'agrément aux<br />

activités d'essais Leap-1A<br />

Safran Aircraft Engines avait confié<br />

à Safran Aero Boosters une nouvelle<br />

activité sur le moteur CFM Leap: des<br />

essais MRO des moteurs LEAP-1A<br />

et LEAP-1B. Grâce à un subside de<br />

la région Wallonne, les équipes du<br />

centre d'essais de Liers et de Safran<br />

Test Cells ont pu se mettre au travail<br />

et entamer la rénovation des bancs<br />

1 et 2. Après plus de deux ans de<br />

travaux, le banc 1 est opérationnel et<br />

peut désormais démarrer sa nouvelle<br />

activité MRO avec grâce à l’extension<br />

d’agrément ●<br />

Dassault Aviation et le<br />

Cetim signent un accordcadre<br />

dans le contrôle<br />

de pièces de grandes<br />

dimensions<br />

À l’occasion du salon JEC World,<br />

Cetim - Centre d’expertise mécanique<br />

français, labellisé Institut Carnot,<br />

annonce avoir signé un accord-cadre<br />

avec Dassault Aviation, portant sur la<br />

réalisation d’éprouvettes en composites<br />

et des contrôles par tomographie de<br />

pièces de grandes dimensions pour<br />

une durée de cinq ans ●<br />

Pierre Claudel nouveau<br />

directeur général du Cetiat<br />

Pierre Claudel a été nommé en avril<br />

dernier directeur général du Centre<br />

technique des industries aérauliques<br />

et thermiques (Cetiat). Il succède<br />

ainsi à Bernard Brandon qui occupait<br />

cette fonction depuis 2009. Pierre<br />

Claudel souhaite poursuivre et<br />

amplifier les actions initiées dans<br />

le cadre du Contrat d'objectifs et de<br />

performance 2020-2023 (COP) où le<br />

Cetiat affiche des ambitions telles que<br />

le développement des équipements<br />

aérauliques et thermiques à impact<br />

carbone réduit ●<br />

OUTIL<br />

Le Répertoire numérique au service<br />

des laboratoires d’essais poursuit<br />

sa mue<br />

Plus que jamais, répertorier les capacités industrielles françaises<br />

pour s’adapter à un environnement économique changeant, dans un<br />

contexte géopolitique tendu, devient utile. Par ailleurs, l’information<br />

digitalisée permet de développer un monde de nouveaux services<br />

qui peuvent changer notre compétitivité nationale.<br />

Daniel Leroy<br />

L’ASTE a la fierté d’avoir été la<br />

première association européenne<br />

dans le domaine des<br />

essais à avoir édité le répertoire<br />

des moyens d’essais, avec un<br />

impact fort et reconnu pour toutes les<br />

parties prenantes (régulateur, grands<br />

comptes, laboratoires d’essais, industriels<br />

et fournisseurs de matériel).<br />

Nous nous devions pour nos membres<br />

de continuer à innover. Première<br />

phase : sous la houlette de Joseph<br />

Merlet (le « père » de Dynaworks),<br />

l’équipe a transformé le répertoire<br />

papier en catalogue en ligne, afin de<br />

disposer d’une base de données. Phase<br />

II (en cours) : grâce aux retours et<br />

souhaits de nos membres, nous allons<br />

faciliter l’accès à l’information en fonction<br />

du profil des utilisateurs, améliorer<br />

le référencement et internationaliser<br />

le contenu (langues et contenus suivant<br />

le pays d’origine). Phase III (à venir) :<br />

avec la base de données constituée et<br />

aux dernières possibilités techniques<br />

(comme le metavers et l’IA), développer<br />

l’offre de service de nos membres.<br />

Les possibilités nouvelles sont remarquables<br />

: faciliter la recherche intuitive<br />

d’une solution, donner confiance dans<br />

l’offre de service par une visite virtuelle<br />

des moyens, recenser facilement les<br />

moyens d’un grand compte, communiquer<br />

efficacement sur le déroulement<br />

d’un essai, simplifier les opérations de<br />

chiffrage…<br />

Je recommande fortement à nos<br />

membres de participer à cette commission,<br />

une belle aventure collective en<br />

perspective. J’en profite pour remercier<br />

le travail de nos seniors, sans qui<br />

il serait difficile de mettre sur les rails<br />

de tels projets ●<br />

Daniel Leroy, président de l’ASTE<br />

EN SAVOIR PLUS ><br />

aste.asso.fr/le-repertoire/<br />

6 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


MESURES<br />

ÉVÉNEMENT<br />

Retour des Journées de la Mesure, J’M 2023,<br />

en parallèle du salon Mesures Solutions Expo<br />

Les Journées de la Mesure 2022 seront organisées les 5 et 6 octobre prochain à Lyon en<br />

partenariat avec le salon Mesures Solutions Expo (même lieu et même date). L'inscription aux<br />

JM permet de suivre les tutoriels et ateliers, d'accéder aux pauses cafés et buffets de midi, de<br />

découvrir les exposants du salon.<br />

Pour la première fois, ces<br />

journées organisées par le<br />

Collège Français de Métrologie<br />

se dérouleront en<br />

parallèle du salon Mesures Solutions<br />

Expo organisé par le Réseau Mesure.<br />

Ce salon, qui se tiendra à la Cité des<br />

Congrès de Lyon, présentera l'exhaustivité<br />

de l'offre de la mesure, du<br />

monde de la recherche à celui de la<br />

production, des solutions actuelles<br />

aux perspectives futures.<br />

Cet évément vise à présenter l'offre<br />

de la mesure dans sa large diversité,<br />

du monde de la recherche à celui<br />

de la production, et des solutions<br />

actuelles aux perspectives futures. Les<br />

Journées de la Mesure s’y inscrivent<br />

en proposant une construction originale<br />

autour de tutoriels sur les bonnes<br />

pratiques de la mesure et sur leurs<br />

mises en application à travers des<br />

ateliers de démonstration.<br />

Différentes sessions seront organisées<br />

au sujet de thématiques clés : fondamentaux,<br />

dimensionnel, laboratoire<br />

et température avec cette année un<br />

focus particulier sur la chaîne de<br />

mesure. Les ateliers sont sponsorisés<br />

par plusieurs organisations.<br />

Ces sujets concernent de nombreux<br />

secteurs d’activités : la mécanique,<br />

l’environnement, la biologie, l’industrie<br />

plastique, l’agro-alimentaire...<br />

ainsi que tous les intervenants de la<br />

chaine de mesure et de production :<br />

utilisateur de moyens de mesure, technicien, responsable métrologie, qualité ou<br />

production, ingénieur...<br />

METTRE EN AVANT DES TECHNOLOGIES CONCRÈTES D'INDUSTRIE 4.0 POUR<br />

LA MESURE<br />

Cette nouvelle édition des Journées de la Mesure a pour ambition d’aborder des sujets<br />

clés dans l’industrie du futur et dans le futur de la métrologie. Une des thématiques<br />

d’importance dans ce contexte est l’utilisation de technologies novatrices comme<br />

moyens métrologiques pour des secteurs en développement tels que la fabrication<br />

additive.<br />

Le programme détaillé des Journées de la Mesure est disponible sur le site du Collège<br />

Français de Métrologie (cf. ci-dessous). L’ensemble de ces interventions est voué à<br />

être interactif et à permettre au public d’échanger librement avec les experts présents<br />

sur l’évènement ●<br />

EN SAVOIR PLUS > www.cfmetrologie.com/fr/<br />

Les sponsors de l’atelier Mesures dimensionnelles sont le Cetim ,<br />

Werth, Stil Marposs, Evolutia/Amrikart et Creaform/Ametek<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I7


MESURES<br />

PERSPECTIVES<br />

Quand les<br />

instruments de<br />

mesure entrent en<br />

production...<br />

© Accretech<br />

L'innovation concerne tous les pans de la<br />

mesure, comme en témoigne cet article<br />

rédigé par Jérôme Lopez, directeur<br />

technique du Collège français de métrologie<br />

(CFM), et Lauryanne Teulon, également<br />

du CFM, partenaire de la revue <strong>Essais</strong> &<br />

<strong>Simulations</strong>. Illustration avec les mesures<br />

dimensionnelles sur des pièces réalisées<br />

par fabrication additive.<br />

Mesurer est au cœur du processus de décision<br />

de conformité des pièces et produits fabriqués<br />

par une entreprise. Et le prérequis pour<br />

prendre de bonnes décisions, c’est de réaliser<br />

de bonnes mesures. C’est la responsabilité de la métrologie<br />

et donc des métrologues qui l’appliquent de s’assurer<br />

de la qualité des mesures. Il y a bien sûr le fait de s’assurer<br />

que les instruments sont en état de bien mesurer (dans leur<br />

période d’étalonnage ou de vérification par exemple) mais<br />

plus largement que l’ensemble du processus de mesure est<br />

conforme : les facteurs d’influence qui impactent les mesures<br />

doivent être contrôlés, les incertitudes de mesure maîtrisées,<br />

les procédures bien à jour et adaptées, et en amont que le<br />

choix des instruments utilisés est pertinent. Le métrologue<br />

doit jouer un rôle en amont pour aider au choix en traduisant<br />

le besoin fonctionnel en spécifications techniques et en intégrant<br />

bien sûr les contraintes économiques, de planning, etc.<br />

La fabrication additive intéresse de nombreux secteurs,<br />

comme l’aéronautique, le biomédical ou la construction.<br />

Cependant, le processus est encore difficilement contrôlable,<br />

surtout dans le cas d’impressions métalliques ou céramiques<br />

qui impliquent la maitrise de nombreux paramètres (vitesse<br />

impression, choix de la matière première, méthodes…) ce<br />

qui rend l’apparition de défauts (porosité, fissures, rugosité<br />

de surface) difficiles à détecter.<br />

Mesure à l'intérieur d'un bloc moteur<br />

Les pièces réalisées par fabrication additive présentent<br />

souvent des géométrie internes complexes, permettant l’allègement<br />

des pièces tout en conservant de bonnes propriétés<br />

mécaniques. Le contrôle de ces structures internes est<br />

essentiel et des moyens de mesures doivent être adaptés. De<br />

plus, la fabrication additive permet de réaliser facilement<br />

des pièces avec des surfaces externes complexes. Il est là<br />

encore très important de contrôler et numériser ces géométries<br />

tridimensionnelles complexes afin de les comparer aux<br />

modèles numériques et de détecter et quantifier les éventuels<br />

écarts. Enfin, la fabrication additive de par la nature<br />

du procédé et selon les types de matériaux employés (plastiques<br />

ou métalliques), aboutit à des pièces dont les états<br />

de surface présentent des rugosités plus ou moins importantes<br />

nécessitant parfois de retoucher les pièces pour les<br />

réduire. Mesurer les états de surface après fabrication et<br />

après retouche est donc essentiel.<br />

Quel que soit le besoin, on devra trouver le moyen de<br />

mesure adapté à ce besoin en intégrant les contraintes économiques,<br />

de temps, de main d’œuvre. De nouvelles méthodes<br />

et processus métrologiques doivent être mis en place pour<br />

s’adapter à ces technologies de fabrication avancées, impliquant<br />

des formes complexes, des états de surface particuliers<br />

et des besoins en réduction d’échelle.<br />

8 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


MESURES<br />

LA TOMOGRAPHIE<br />

Par exemple, pour le contrôle des volumes intérieurs, la<br />

tomographie par RX est aujourd’hui le moyen incontournable.<br />

La tomographie par rayons X se positionne comme<br />

une technologie de choix face à ces enjeux. En effet, cette<br />

technique non destructive permet de faire de la numérisation<br />

3D totale de pièces afin d’identifier d’éventuels défauts<br />

à petite échelle et de réaliser des mesures dimensionnelles.<br />

Les contrôles de cotes sont notamment permis par des<br />

mesures de dimensions, de concentricité, de forme, et de<br />

cylindricité. Il est ainsi possible de valider la géométrie<br />

d’une pièce, sa conformité et les tolérances de position telles<br />

que le parallélisme ou la perpendicularité. La tomographie<br />

par rayons X permet de fait de réaliser un suivi métrologique<br />

de pièce sur tout son cycle de vie depuis la phase de<br />

prototypage jusqu’à la mise en service à grande échelle.<br />

L’utilisation de la tomographie par rayons X pour l’analyse<br />

métrologique de pièces obtenues par fabrication additive<br />

permet d’accéder à des caractéristiques internes, difficilement<br />

accessibles par les méthodes traditionnelles, ce qui<br />

revêt tout son intérêt dans l’étude de géométries complexes,<br />

présentant potentiellement des défauts.<br />

« La tomographie rayons X peut être à ce jour l’outil idéal<br />

pour la métrologie dimensionnelle sur les pièces techniques de<br />

fabrication additive. L’acquisition totale des géométries réalisées<br />

aussi bien pour les surfaces extérieures que les surfaces<br />

intérieures, permet en effet de caractériser dimensionnellement<br />

très rapidement les pièces réalisées. Il est possible d’évaluer<br />

les pièces alors vis-à-vis de la CAO mais aussi de pièces<br />

à pièces lors de série. » Citation de Bruno Vetticoz, directeur<br />

général de Werth.<br />

SERVICES<br />

D’ÉTALONNAGE<br />

“Accordez“<br />

vos instruments<br />

de mesure<br />

LA NUMÉRISATION 3D<br />

La mesure 3D est un processus dans lequel divers types<br />

d'équipements obtiennent des données à partir d'objets<br />

Cetim Sud Ouest<br />

Chez vous avec nous...<br />

√ Nouveau véhicule<br />

d’étalonnage sur site<br />

< Service d‘étalonnage et centre de réparation<br />

WIKA France<br />

© O.Guillon<br />

WIKA Instruments<br />

Tél. : 01 78 70 49 40<br />

services@wika.fr - www.wika.fr<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I9<br />

AnnPresse_Symph_90x274_ESimu.indd 1 11/05/2022 15:05:23


MESURES<br />

© Blum Novotest<br />

Les scanners laser 3D haut de gamme génèrent des données<br />

de qualité et offrent une vitesse, une résolution et une précision<br />

excellentes. Les scanners laser 3D portables permettent<br />

aux utilisateurs de scanner toutes sortes d'objets, où qu'ils<br />

se trouvent (en laboratoire, en atelier ou sur le terrain).<br />

LE CONTRÔLE D’ÉTAT DE SURFACE PAR MESURE<br />

SANS CONTACT<br />

physiques, comme leurs dimensions, leurs formes et leurs<br />

couleurs, pour construire et analyser des modèles numériques<br />

3D avec des nuages de points à haute densité ou des<br />

maillages triangulaires. Un logiciel informatique est ensuite<br />

utilisé pour nettoyer les données numérisées, combler les<br />

trous, corriger les erreurs et améliorer la qualité globale des<br />

données. Ces données sont exportées sous forme de fichier<br />

STL ou converties en NURBS pour la modélisation CAO<br />

3D. Les modèles 3D peuvent ensuite être utilisés pour la<br />

rétro-ingénierie ou le contrôle qualité, archivés pour une<br />

future référence numérique, recréés physiquement à l'aide<br />

d'une imprimante 3D, inclus dans la documentation technique,<br />

et bien plus encore.<br />

Il existe deux principaux types de processus de mesure<br />

3D : avec et sans contact. Les solutions de mesure 3D par<br />

contact sondent des objets par contact physique, comme<br />

les sondes de contact, les bras poly-articulés et certaines<br />

machines de mesure tridimensionnelle (MMT). Les technologies<br />

de mesure 3D sans contact, comme leur nom l'indique,<br />

offrent un moyen d'obtenir des données 3D sans<br />

toucher les objets. Ils comprennent des scanners laser 3D,<br />

des scanners à lumière structurée, des solutions de photogrammétrie<br />

et des scanners optiques CMM.<br />

Les scanners 3D projettent un faisceau laser sur l'objet afin<br />

qu'une caméra puisse enregistrer les déformations du faisceau<br />

laser sur l'objet. La position du scanner dans l'espace<br />

est déterminée en fonction de la technologie utilisée, comme<br />

les bras articulés ou les laser trackers. Les scanners à base<br />

de laser peuvent également s'appuyer sur des cibles de positionnement<br />

(petits autocollants fournis avec le système qui<br />

peuvent être placés directement sur la pièce) pour positionner<br />

le scanner dans l'espace par rapport à la pièce à scanner.<br />

Les mesures dimensionnelles sans contact ont pris un<br />

essor important car elles permettent d’atteindre des performances<br />

inégalées en termes de fréquence de mesure (kHz),<br />

de résolution (sub-micron) avec des technologies qui sont<br />

aujourd’hui démocratisées et qui ont fait leur preuve en<br />

termes de robustesse et de reproductibilité. C’est le cas en<br />

particulier de la technologie confocale chromatique qui<br />

offre aussi la possibilité de mesurer la qualité des états de<br />

surface et en particulier la rugosité. Elle est donc particulièrement<br />

adaptée à la caractérisation des états de surface<br />

réalisée en impression 3D. De plus, la vitesse de mesure,<br />

la taille des capteurs, et le caractère relativement immun<br />

de ceux-ci vis-à-vis de perturbations environnementales<br />

(électromagnétiques, éclairage ambiant, …) ouvre la voie<br />

à leur utilisation pendant la production pour le contrôle<br />

en temps réel et en ligne de la fabrication.<br />

ROBOTISATION<br />

Aujourd’hui la plupart de ces technologies (mesures par<br />

contact et sans contact) sont intégrables dans des systèmes<br />

automatisés, notamment en les embarquant sur un bras<br />

robot. Il s’agit dans certains cas d’augmenter les cadences de<br />

production de mesures pour atteindre le contrôle de 100%<br />

de pièces d’une fabrication, répondant ainsi aux besoins<br />

règlementaires de certains domaines d’activité. Cela permet<br />

également de réaliser des mesures dans des environnements<br />

« sales » ou « à risques », ou de lutter contre les TMS<br />

(troubles musculosquelettiques), protégeant ainsi la santé<br />

des personnels.<br />

Enfin ces système robotisés, couplés à un système de géolocalisation<br />

dans l’espace en temps réel, permettent une<br />

mesure continue sur de grande dimension sans reprise<br />

de référence en conservant de haute performance métrologique.<br />

« Ces systèmes peuvent permettre mesurer à la fois les dimensions<br />

de pièces d’impression 3D sur de grosse structure, mais<br />

également de les géolocaliser dans l’espace sans arrêt de la<br />

mesure ou reprise de référence. Ils sont également parfaitement<br />

pilotage à distance. C’est par exemple ce que nous<br />

faisons avec le système iGPS de 7D Metrology (Amrikart<br />

10 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


MESURES<br />

©Hexagon<br />

Cet atelier inédit visera à démontrer les capacités de ces<br />

différentes modalités de mesure, tomographie, numérisation<br />

3D et états de surface sur des pièces réalisées par fabrication<br />

additive avec une imprimante 3D présente sur place.<br />

Un bras robotisé sera installé portant différents types de<br />

capteurs sans contact. Une station permettant équipée<br />

de capteur sans contact confocal chromatique permettra<br />

de mesurer la topographie de surface. Enfin, concernant<br />

la tomographie, la démonstration portera sur l’analyse<br />

d’image des pièces fabriquées dont les acquisitions auront<br />

été réalisées au préalable.<br />

Group)». Stéphane Murcia – président d'Evolutia (Amrikart<br />

Group)<br />

DÉMONSTRATION SUR UNE MINI-LIGNE DE<br />

PRODUCTION AVEC MOYENS DE MESURE INTÉGRÉS<br />

Pour illustrer ce qui précède, le Collège Français de Métrologie<br />

organise, dans le cadre des Journées de la Mesure, le<br />

6 octobre prochains à Lyon, un atelier visant à démontrer<br />

l’intégration et l’utilisation de ces moyens de mesures sur<br />

une mini ligne de fabrication additive.<br />

En plus de la présentation des instruments présents sur<br />

l’atelier, des comparaisons entre différentes méthodes pourront<br />

être réalisées pour mettre en évidence les domaines<br />

d’application privilégiés selon les types de mesure. Enfin,<br />

des discussions pourront être engagées avec les experts du<br />

domaine présents. L’association des capteurs intelligents<br />

et de technologies novatrices va permettre de répondre à<br />

de nombreux enjeux des nouvelles technologies de fabrication<br />

avancées ●<br />

Lauryanne Teulon et Jérôme Lopez (CFM)<br />

Banc d’essais<br />

haute-fréquence pour<br />

support moteur<br />

Banc de tests permettant de mesurer<br />

la raideur dynamique et le facteur de<br />

perte de supports élastomères, avec<br />

une plage de fréquence allant de<br />

50 Hz à 3 000 Hz, et une précharge<br />

pouvant être comprise entre 0 et<br />

5 000 N.<br />

Solution clé-en-main bénéficiant<br />

de notre expérience en expertise<br />

et en conception de banc d’essais.<br />

www.ahlersheinel.de<br />

©Fraunhofer LBF, Darmstadt<br />

m+p international Sarl<br />

5, rue du Chant des Oiseaux<br />

78360 Montesson<br />

Tél. : +33 130 157874<br />

sales.fr@mpihome.com<br />

www.mpihome.com<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I11


MESURES<br />

CONTRÔLE QUALITÉ<br />

Inspecter en<br />

stéréo 3D sans<br />

compromettre les<br />

rapports dans le<br />

contrôle qualité<br />

Dans cet article, la société Vision<br />

Engineering donne aux lecteurs d'<strong>Essais</strong> &<br />

<strong>Simulations</strong> son éclairage sur les différentes<br />

technologies en matière de microscope<br />

adaptés à des opérations parfois très<br />

particulières en matière d'inspection et de<br />

contrôle qualité.<br />

Les microscopes sont des équipements courants dans de<br />

nombreux domaines, des installations de recherche à<br />

la fabrication, dans des secteurs aussi variés que l’électronique,<br />

la technologie médicale et l’ingénierie de<br />

précision. Pourtant, lorsqu’il s’agit de tâches d’inspection ou de<br />

micro-assemblage, il n’existe pas de microscope passe partout<br />

utilisé dans toutes les applications et tous les secteurs. Souvent,<br />

le point de départ lors de l’établissement de la norme pour les<br />

systèmes d’inspection est le choix entre le numérique ou l’optique.<br />

LA DIFFÉRENCE CLÉ ENTRE LES MICROSCOPES :<br />

STÉRÉO NUMÉRIQUE EN 2D OU OPTIQUE EN 3D<br />

Il existe deux catégories principales de microscopes - la stéréo<br />

optique, inventée vers 1673, le microscope binoculaire original<br />

étant introduit vers 1850 - et les microscopes numériques,<br />

qui sont arrivés sur le marché en 1986.<br />

Les microscopes stéréo optiques fournissent une vue stéréo<br />

3D, offrant des images avec une profondeur et une clarté qui<br />

améliorent la vue de l’échantillon sous le microscope. Les<br />

options de capture d’image sont souvent le résultat d’un besoin<br />

ultérieur et peuvent être de mauvaises qualité car elles n’ont pas<br />

été intégrées au départ dans le système.<br />

En revanche, les microscopes numériques offrent une image<br />

2D plate, la qualité<br />

de l’image dépendant de la qualité de la caméra et du moniteur.<br />

Ces microscopes numériques offrent la commodité de la<br />

mise au point automatique et un champ de vision plus large.<br />

De plus, les images de l’échantillon sont simples à capturer, à<br />

stocker et à partager sur un réseau. Les microscopes optiques<br />

et numériques offrent tous les deux des avantages variés, alors<br />

pourquoi choisir un microscope stéréo optique 3D plutôt que<br />

d’opter pour le numérique?<br />

INDICES VISUELS - MISE EN PERSPECTIVE<br />

Lors de l’inspection de micro-composants complexes, la perspective<br />

est essentielle pour distinguer les détails les plus fins.<br />

Un microscope stéréo optique offre une disparité binoculaire ;<br />

ce qui signifie que chaque œil a une vue légèrement différente<br />

12 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


MESURES<br />

LA PERCEPTION DE LA PROFONDEUR – UN<br />

PRINCIPE CLÉ<br />

Une vue stéréo 3D offre une perception de profondeur supérieure<br />

par rapport à une image 2D plate. Cette vision détaillée<br />

de la profondeur est particulièrement importante lorsque les<br />

équipes d’inspection évaluent des composants avec des éléments<br />

en relief ou en retrait, permettant aux opérateurs de distinguer<br />

instantanément la différence entre une ombre et un élément<br />

en saillie ou en retrait.<br />

Ceci est particulièrement utile lorsqu’il s’agit de composants<br />

contenant plusieurs pièces à multiples facettes, telles que les<br />

cartes de circuits imprimés (PCB) de grande valeur.<br />

de l’échantillon. Lorsque les deux perspectives se combinent,<br />

l’opérateur obtient des détails supplémentaires et donc une<br />

compréhension plus précise de l’élément sous le microscope.<br />

Les deux points de perspective aident non seulement à déterminer<br />

la forme exacte de l’objet, mais aident également à identifier<br />

toute distorsion, qui autrement serait manquée.<br />

Une perception approfondie supplémentaire est également<br />

inestimable lorsqu’il s’agit d’inspecter des pièces complexes,<br />

par exemple dans le cas de la défaillance d’une pièce prototype,<br />

la capacité à reconnaître rapidement un défaut de conception<br />

peut éviter un retard coûteux par rapport à une date limite de<br />

mise sur le marché.<br />

OBSERVER LA TEXTURE ET LA FINITION DE LA<br />

SURFACE<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I13


MESURES<br />

Dans les cas où les protocoles de contrôle qualité incluent des<br />

critères rigoureux de texture et de finition de surface, une vue<br />

stéréo optique peut faire une énorme différence. La disparité<br />

binoculaire et la perception de la profondeur sont extrêmement<br />

utiles pour aider l’opérateur à repérer immédiatement les irrégularités<br />

de surface. Cela garantit une qualité constante sans<br />

ralentir la production.<br />

C’est quelque chose qui est bien compris par les fabricants de<br />

dispositifs médicaux où les surfaces lisses sont essentielles<br />

pour minimiser les risques pour les patients. Un exemple de<br />

ceci est la finition précise requise pour les implants artificiels<br />

tels que les plaques osseuses ou les articulations de la hanche.<br />

Les opérateurs inspecteront ces pièces dès qu’elles auront été<br />

usinées, remédiant aux éventuelles rayures ou bavures par polissage<br />

mécanique et manuelle, corrigeant les défauts au cours du<br />

processus de fabrication, simplifiant les contrôles de qualité<br />

finaux.<br />

COORDINATION ŒIL-MAIN ET CONFORT AMÉLIORÉ<br />

PAR RAPPORT À UN SYSTÈME BINOCULAIRE<br />

Le polissage à la main demande de la patience et de l’habileté,<br />

tout comme l’assemblage de composants ou le travail sous<br />

microscope. Dans ces cas, l’impact positif de la perception<br />

de la profondeur sur la coordination œil-main ne doit pas<br />

être sous-estimé. L’utilisation d’un microscope stéréo sans<br />

oculaire améliorera encore la coordination œil-main lorsque<br />

l’utilisateur s’assoit plus loin du microscope, obtenant ainsi<br />

une meilleure vision périphérique qu’avec un microscope<br />

binoculaire traditionnel.<br />

L'amélioration de la vision périphérique n’est pas le seul<br />

avantage du microscope sans oculaire. Les qualités ergonomiques<br />

de ces systèmes par rapport aux systèmes binoculaires<br />

permettent aux utilisateurs de conserver une posture<br />

naturelle sans contrainte pour le corps pendant de longues<br />

périodes, améliorant le confort de l’opérateur, maintenant<br />

ainsi la précision du travail et améliorant la productivité.<br />

TRANSMETTRE CES AVANTAGES AUX ÉQUIPES<br />

D’INSPECTION<br />

Une meilleure coordination œil-main et un meilleur<br />

confort de l’opérateur vont de pair lorsqu’il s’agit d’améliorer<br />

la précision. Cela devient de plus en plus pertinent<br />

dans la fabrication à mesure que la tendance à la miniaturisation<br />

des composants se poursuit.<br />

Prenons par exemple la production de PCB sophistiqués<br />

où la technologie de montage en surface (SMT) fait partie<br />

du processus de fabrication. L’intégrité de la fixation du<br />

composant au circuit imprimé est essentielle au fonctionnement<br />

fiable de l’élément. Inspecter ces micro-composants<br />

et réparer les connexions défectueuses nécessite une<br />

dextérité particulière lors du travail avec des pincettes et<br />

des équipements de soudure, ce qui est nettement amélioré<br />

avec un système optique 3D sans oculaire.<br />

La délicatesse de ces composants densément Chargés signifie<br />

que tout mouvement imprudent de l’opérateur pourrait<br />

endommager l’intégrité du PCB. Ainsi, la possibilité d’observer<br />

a 360°de permettant d’observer une zone sans avoir<br />

à toucher le PCB lui- même peut être extrêmement utile.<br />

14 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


MESURES<br />

EX1400<br />

SERIES<br />

SUPERIOR SIGNAL INTEGRITY<br />

EX1403A<br />

EX1401<br />

VTI Instruments family of<br />

LXI-based data acquisition instruments<br />

offers the best versatility and signal<br />

integrity combination in the market.<br />

VTIinstruments.com<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I15


MESURES<br />

MESURER LA VALEUR DE L’INSPECTION OPTIQUE<br />

Dans de nombreux cas, les protocoles de contrôle de la qualité<br />

exigent la mesure de caractéristiques cruciales. Souvent, un<br />

système numérique sera plus rapide qu’un système optique,<br />

mais un système optique permet mieux de surmonter des défis<br />

spécifiques avec certains matériaux, en particulier lorsque le<br />

contraste est un problème.<br />

Les fabricants de pièces médicales micro-moulées pour des<br />

articles tels que les bouchons médicaux et les systèmes d’administration<br />

de médicaments connaissent très bien ce problème.<br />

Lorsque les pièces sont constituées de polymères transparents<br />

avec une micro-géométrie complexe, les bords des caractéristiques<br />

critiques sont beaucoup plus faciles à détecter avec un<br />

microscope de mesure optique. La tête optique fournit une<br />

image nette à plus haute résolution, améliorant ainsi la détection<br />

des bords et rendant le processus de mesure plus précis<br />

et efficace.<br />

Lorsqu’ils sont utilisés dans des applications d’atelier, les microscopes<br />

optiques aident à détecter les bords sur les caractéristiques<br />

de surface des pièces métalliques, là où<br />

le contraste n’est pas suffisant pour que la détection des bords<br />

vidéo fonctionne correctement. Par conséquent, les microscopes<br />

optiques sont encore largement utilisés dans les ateliers d’usinage<br />

pour mesurer rapidement et avec précision les composants.<br />

INTÉGRER LES AVANTAGES DU NUMÉRIQUE DANS<br />

LE PROCESSUS D’INSPECTION OPTIQUE<br />

Bien qu’une image optique de haute qualité puisse faire toute<br />

la différence pour comprendre et évaluer des composants<br />

complexes, les protocoles de contrôle qualité nécessitent souvent<br />

une documentation à l’appui du processus d’inspection. Dans les<br />

cas où une simple capture d’image 2D est la seule exigence, un<br />

appareil photo numérique peut être intégré au système optique.<br />

Un bon exemple de ceci est lorsque le miroir tournant à<br />

360° est utilisée avec le Lynx EVO pour inspecter un Quad<br />

Flat Package (QFP). En utilisant le miroir tournant à 360°<br />

pour regarder sous et autour des pattes sans avoir à manipuler<br />

le PCB lui-même, le risque de dommages survenant<br />

pendant le processus d’inspection est réduit, sans nuire à<br />

la précision ou à la vitesse d’inspection.<br />

L’inspection des composants en plastique peut également<br />

bénéficier d’une vue stéréo 3D optique. Dans certains cas,<br />

la couleur du composant peut rendre difficile l’identification<br />

et l’inspection des zones surélevées et la perception de<br />

profondeur supérieure offerte par un microscope optique<br />

facilitera la tâche et améliorera la précision de l’opérateur.<br />

Lorsqu’un plus grand niveau de détail est requis, une gamme<br />

d’options de logiciels est disponible offrant du dimensionnement<br />

simple aux mesures extrêmement précises de la plus petite<br />

caractéristique, en fonction de l’équipement utilisé.<br />

Dans les cas où seule une image 3D suffit, cette dernière technologie<br />

innovante offre l’option de stéréo numérique 3D qui<br />

permet aux utilisateurs de capturer, stocker et partager des<br />

images stéréo numériques 3D ●<br />

Sarah Eagles (Vision Engineering)<br />

16 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


PUBLI REPORTAGE<br />

MESURES<br />

L’utilisation de plusieurs méthodes<br />

d’estimation des incertitudes de mesurage<br />

est-elle un choix ou une obligation ?<br />

L’analyse des risques est devenue l’élément le plus important<br />

des mises à jour des normes depuis quelques années, un<br />

phénomène accentué par la publication de la mise à jour<br />

de la norme de certification ISO 9001 : 2015 suivie par la<br />

norme concernant l’accréditation des laboratoires d’essais et de métrologie<br />

l’ISO 17025 : 2017 et d’autres dans les domaines de la santé, de<br />

la technologie etc.<br />

C’est pour cela que le niveau de risque accepté pour nos mesurages,<br />

essais, analyses a pris une importance majeure et un autre chemin<br />

de réflexion vers la recherche de moyens et d’outils de validation de<br />

nos résultats.<br />

Généralement, la détermination des incertitudes s’effectue avec la<br />

méthode GUM (Guide to the expression of uncertainty in measurement)<br />

[JCGM 100:2008] basée sur la méthode de propagation des<br />

variances appelée par les métrologues « méthode de propagation des<br />

incertitudes ». Ce guide a été complété par le Supplément 1 [JCGM<br />

101:2008] du guide pour l’expression des incertitudes de mesure de<br />

2008 traitant la propagation de distributions par la méthode Monte<br />

Carlo, une alternative pratique du GUM lorsque la méthode de<br />

propagation des variances n’est pas facilement applicable.<br />

Traitons l’exemple S7 décrit dans le document EA-4/2 :2021 concernant<br />

l’étalonnage d’un atténuateur de pas coaxial à un réglage de 30<br />

dB en utilisant le logiciel Gum Workbench 2.4 pour l’application des<br />

deux méthodes GUM et la méthode de simulation Monte-Carlo.<br />

Le modèle mathématique Lx relatif à l’atténuateur à étalonner tel que<br />

décrit dans l’exemple EA-4/2 :2021 est :<br />

Le résultat de la simulation d’une population de 2 millions d’essais,<br />

effectuée par des blocs de 10 000 essais, est présenté par la Figure 2<br />

de cet article.<br />

Figure 2 : Résultat de la simulation de Monte Carlo pour<br />

LX - GUM Workbench 2.4, Simulateur OMCE V:1.2.14.1<br />

Les résultats de simulation du modèle mathématique de l’équation n°<br />

1 sont présentés en couleur gris et les valeurs théoriques attendues<br />

sont schématisées en couleur rouge, les traits bleus représentent le<br />

calcul basé sur des données expérimentales.<br />

Bien que la courbe de simulation du modèle n’est pas ce qu’on attendait<br />

– une courbe de distribution normale – , le niveau d’incertitude<br />

donné est rassurant et représente une probabilité de 4,6%, un niveau<br />

de risque accepté par les métrologues. La question, si on change la<br />

distribution de ce paramètre, est de savoir quel est l’impact sur le<br />

niveau de risque pris.<br />

Figure N° 3 : Résultat de la simulation de Monte Carlo pour<br />

LX - GUM Workbench 2.4, Simulateur OMCE V:1.2.14.1<br />

Lx résultat de l’atténuation de l’atténuateur à étalonner en dB qui<br />

représente notre mesurande et les facteurs LS, δ LS, δ LD, δ LM, δ<br />

LK , δ Lib , δ Lia , δ L0b et δ L0a représentent les différents facteurs<br />

d’entrées du modèle mathématique (Formule n°1).<br />

Figure N° 1 : Bilan de la détermination de l’incertitude du<br />

mesurande Lx - Extrait du logiciel GUM Workbench 2.4<br />

Le bilan d’incertitude présenté par la figure N° 1 met l’accent sur<br />

un paramètre prépondérant qui est la correction due à une perte de<br />

concordance δ LM ; celle-ci représente 79,7% de la valeur de l’incertitude<br />

globale qui a été estimé par la distribution arc-sinus.<br />

Observons l’impact sur un choix non adapté : la loi de distribution du<br />

paramètre δ LM a été changée de la loi arc-sinus vers la loi triangulaire,<br />

donc d’une probabilité qui tend vers l’infini aux deux extrémités<br />

de variation du facteur δ LM vers une probabilité maximale vers<br />

le centre du facteur en question. Le résultat est très représentatif. Il<br />

relève un écart important entre les résultats expérimentaux simulés<br />

et les résultats théoriques de la formule du mesurande avec un risque<br />

sur la détermination de résultat proche de 40%, risque non accepté<br />

par les utilisateurs du résultat de mesurage.<br />

Aurions-nous perçu cette problématique si on n’avait pas procédé à<br />

une détermination des résultats de mesurage par les deux méthodes<br />

GUM et Monte Carlo ?<br />

Plusieurs exemples pratiques démontrent l’importance de la comparaison<br />

entre les deux méthodes pour la validation adéquate de nos<br />

méthodes d’estimation des incertitudes et la détermination de nos<br />

résultats de mesurage. ●<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I17


MESURES<br />

SOLUTION<br />

Une nouvelle<br />

solution de mesure<br />

pour jauge de<br />

contrainte<br />

L'EX1403A de VTI Instruments, filiale<br />

d'Ametek Programmable Power, est un<br />

instrument de mesure pour jauge de<br />

contrainte. La famille comprend l’EX1401<br />

pour les mesures de température et<br />

de tension ainsi que l’EX1403A pour les<br />

mesures de déformation et de résistance.<br />

L’EX1403A comporte seize canaux indépendants avec<br />

chacun un ADC 24 bits avec une vitesse d’acquisition<br />

jusqu’à 128 000 échantillons par seconde. Un filtrage<br />

étendu sélectionnable par logiciel et des circuits de<br />

conditionnement de signal indépendants offrent une précision<br />

et une fiabilité exceptionnelles. Le conditionnement de signal<br />

intégré, l'excitation programmable et la configuration de pont<br />

sélectionnable sont configurables pour chaque canal et simplifient<br />

considérablement l'installation et la mise en œuvre.<br />

Il s'agit d'une solution adaptée à des applications de test structurel<br />

les plus complexes. Celle-ci est capable de fournir des<br />

mesures de déformation statiques ou à grande vitesse de haute<br />

qualité : test de structure et de fatigue de la cellule, de charge<br />

en vol en soufflerie, essai structurel fusée et satellite, de matériaux<br />

de châssis de charge et mesures de pont à usage général.<br />

En complément de ses fonctionnalités de base, l'EX1403A<br />

intègre des fonctions étendues telles que définies dans les spécifications<br />

LXI pour fournir une synchronisation des instruments<br />

afin de corréler avec précision les données acquises. Les fonctions<br />

d’horodatage des données, la messagerie d'événements<br />

LAN qui simplifient la communication intermodule ainsi que<br />

les options de déclenchement flexibles sur Ethernet éliminent<br />

la surcharge normalement attribuée au logiciel d'application<br />

s'exécutant sur le contrôleur hôte.<br />

Cette nouveauté prend en charge l'intégration et la synchronisation<br />

facile de plusieurs appareils via la norme IEEE-1588<br />

v2 (Precision Time Protocol), offrant une architecture qui<br />

peut être mise à l'échelle de dizaines à des milliers de canaux.<br />

Plusieurs instruments peuvent être facilement distribués près<br />

des points de mesure, réduisant ainsi la longueur du câblage<br />

analogique et minimisant les erreurs induites par les environnements<br />

bruyants.<br />

L’EX1403A intègre également des fonctionnalités sophistiquées<br />

telles que huit canaux d’entrée/sortie numérique (DIO) entièrement<br />

configurables et échantillonnés à la vitesse de l’horloge<br />

ADC. Cette fonctionnalité DIO permet de relier directement<br />

des entrées numériques physiques à des déclencheurs virtuels<br />

LXI, et de démarrer/arrêter l’acquisition d’évènements, permettant<br />

des tests automatisés. Les sorties numériques peuvent également<br />

être liées aux déclencheurs virtuels LXI, aux évènements<br />

analogiques, aux évènements de fin de mesure et aux alarmes.<br />

Cet instrument est compatible Rest Full HTTP, permettant un<br />

contrôle complet sans pilote, indépendant du système d'exploitation<br />

et du processeur/de la plate-forme. Enfin, Power Over<br />

Ethernet (PoE) permet d'utiliser un seul câble pour l'alimentation<br />

et la capture de données ●<br />

18 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


au 04 74 16 19 90<br />

Contactez-nous<br />

par mail contact.e-lab@dbvib.com<br />

ou<br />

ESSAIS<br />

MÉCANIQUES ET<br />

CLIMATIQUES<br />

ESSAIS MÉCANIQUES<br />

ESSAIS CLIMATIQUES<br />

Cycle de température<br />

Variation rapide de température<br />

Chocs thermiques<br />

Endurance (vibrations aléatoires,<br />

sinus, chocs, sinus sur bruit…)<br />

Tests fonctionnels<br />

Recherche de fréquences de<br />

résonance<br />

Tests de débattements<br />

Cycle de pression<br />

Tests hydrauliques<br />

ESSAIS COMBINÉS<br />

MÉCANIQUES ET<br />

THERMIQUES<br />

www.dbvib-consulting.com<br />

pour en savoir plus


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

ÉVÉNEMENT<br />

Astelab aura lieu fin<br />

juin chez EDF Lab à<br />

Palaiseau<br />

©EDF LAB<br />

L’Association pour le développement des<br />

sciences et techniques de l'environnement<br />

(ASTE) organisera les 28 et 29 juin<br />

prochains, en partenariat avec EDF R&D et<br />

Nafems, sur le site d’EDF Lab à Palaiseau<br />

(91) un colloque sur le thème « <strong>Essais</strong> et<br />

Simulation ».<br />

C’est désormais un rendez-vous annuel : Astelab<br />

revient cet été les 28 et 29 juin chez EDF Lab<br />

à Palaiseau. Ce colloque portera sur les essais<br />

et la simulation. L’appel à communication est<br />

donc lancé. Plus précisément, les thèmes principaux listés<br />

ci-après doivent être en rapport avec la prise en compte de<br />

l’environnement mécanique :<br />

• Applications des nouvelles méthodes issues de NF X<br />

50-144-3 ; CEI 60068-2-64:2019 ; MIL STD 810 H…<br />

• Capteurs sans contact, capteurs multi physiques, virtual<br />

sensors,<br />

• Préparation d’essais, traitement de données, stockage<br />

de résultats, échanges de données,<br />

• <strong>Simulations</strong>, « Simulation Data Life Management »,<br />

simulations multi physiques,<br />

• Nouveaux moyens d’essais, essais combinés,<br />

• Comparaison calcul essais, recalage de modèles, dialogue<br />

essais/calculs.<br />

• Virtual testing,<br />

• Mesures par caméra : stéréo-corrélation…<br />

• Particularités des essais d’environnement mécanique<br />

sur les batteries électriques (aspects « sécurité » sousjacents,<br />

piles à hydrogène…),<br />

• SHM (Structural health monitoring),<br />

• Mesures 3D, analyses 3D, vibrations multi-axes<br />

(MIMO…).<br />

Par ailleurs, un salon en accès libre réunira les fabricants<br />

de capteurs et de moyens d’essais ainsi que les développeurs<br />

de solutions, est organisé parallèlement au colloque.<br />

SOUMISSION ET CALENDRIER<br />

Le contenu des conférences aura un caractère novateur,<br />

technologique et/ou économique. Les exposés retenus<br />

privilégient en effet des témoignages industriels et scientifiques<br />

issus des expériences d’utilisateurs et de fabricants<br />

en évitant les aspects commerciaux. Les conférenciers<br />

présenteront leur sujet soit en anglais soit en français ●<br />

Pour obtenir des renseignements complémentaires, il<br />

est possible de contacter Patrycja Perrin au 01 61 38 96<br />

32 ou par email : pperrin@aste.asso.fr<br />

EN SAVOIR PLUS > aste.asso.fr<br />

20 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

PROGRAMME DES CONFÉRENCES : ASTELAB 2022<br />

Mardi 28 juin<br />

08h45<br />

Accueil des participants et présentation<br />

de l’ASTE et du programme d’Astelab<br />

par le Président, Daniel Leroy.<br />

9h00<br />

Conception d’une nouvelle génération<br />

de lanceurs à combustion suivie par<br />

une chaîne de capteurs de pression<br />

dynamique<br />

PCB et Thiot Ingenierie<br />

9h30<br />

Quelle place pour la vision par<br />

événement dans l’instrumentation<br />

d’essais en vol ?<br />

Airbus – François Lefebvre-Albaret<br />

10h00<br />

Vérification fonctionnelle de capteurs<br />

mems microphoniques<br />

Alliantech<br />

10h30-11h00 : Pause-café et<br />

visite des exposants<br />

>> SESSION « SHM » (STRUCTURAL<br />

HEALTH MONITORING) PRÉSIDENT<br />

DE SESSION : DAVID DELAUX<br />

(VALEO)<br />

11h00<br />

Monitoring de structures génie civil<br />

par capteurs interféromètres sur fibre<br />

optique<br />

FT Mesures<br />

11h30<br />

L’analyse modale opérationnelle : un<br />

outil léger et efficace pour consolider<br />

les modèles numériques et surveiller<br />

l’état de santé des structures du génie<br />

civil<br />

Apave – Maxime Fontan<br />

12h00<br />

Damage Detection – SHM pour<br />

les grandes structures. Théorie.<br />

Cas concrets, simplification de<br />

l’instrumentation par vibrométrie laser.<br />

HGL Dynamics – Christophe Marcadet<br />

12h30-14h00 : Déjeuner et visite<br />

des exposants<br />

14h00 – 14h30 : Présentations<br />

des exposants<br />

>> SESSION « MÉCANIQUE ET<br />

VIBRATION » PRÉSIDENT DE<br />

SESSION : BERNARD COLOMIES<br />

(SOPEMEA)<br />

14h30<br />

La méthode MBD, ses principes et<br />

tendances actuelles et futures<br />

Pascal Lelan (DGA TT) et Bruno Colin<br />

(Nexter Systems)<br />

15h00<br />

Bases de données dans le domaine<br />

des environnements les enjeux et<br />

perspectives<br />

MBDA – Frédéric Le Corre<br />

15h30-16h00 : Pause-café et<br />

visite des exposants<br />

16h00 – 18h30 : Visite du<br />

Synchrotron Soleil (Saint-Aubin)<br />

Mercredi 29 juin<br />

>> SESSION « MÉCANIQUE ET<br />

VIBRATION »– SUITE PRÉSIDENT<br />

DE SESSION : BERNARD COLOMIES<br />

(SOPEMEA)<br />

9h00<br />

Conception et caractérisation de<br />

programmateurs de chocs réalisés par<br />

impression 3D<br />

CEA Cesta – Florian Veignal et Jean-<br />

François Lines<br />

9h30<br />

Nouvelles approches des essais<br />

mécaniques chez ArianeGroup pour le<br />

développement d’Ariane 6<br />

Ariane – Christophe Grison et Arnaud<br />

Trimouille<br />

10h00<br />

Étude expérimentale de la dynamique<br />

d’une structure axiale à deux échelles<br />

EDF R&D – Ermes – Amine Alaoui-<br />

Tahiri et Pierre Badel<br />

10h30-11h00 : Pause-café et<br />

visite des exposants<br />

11h00<br />

Contrôle simultané des déformations<br />

en plusieurs points lors des essais<br />

vibratoires aléatoires multiaxiaux<br />

(MIMO)<br />

Siemens – Raphaël Hallez<br />

11h30<br />

Nouveaux moyens et approches de<br />

caractérisation d’un assemblage<br />

précontraint<br />

Cetim – Zouhair Chaib<br />

12h00-13h30 : Déjeuner<br />

13h30-14h30 : Présentations des<br />

exposants<br />

>> SESSION « CORRÉLATION<br />

CALCUL – ESSAIS « PRÉSIDENT<br />

DE SESSION : NAFEMS – DIDIER<br />

LARGE<br />

14h30<br />

Amélioration des mesures de microvibrations<br />

par synthèse fréquentielle<br />

Airbus Defense & Space – Etienne<br />

Cavro<br />

15h00<br />

<strong>Essais</strong> virtuels d’endurance vibratoire :<br />

la simulation comme socle des essais<br />

de qualification<br />

6Napse – Martin Garot<br />

15h30-16h00 : Pause-café et<br />

visite des exposants<br />

16h00<br />

Homogénéisation des échangeurs<br />

de chaleurs, pression, vibration et<br />

thermomécanique, simulation mesures<br />

et corrélation<br />

Liebherr Aerospace<br />

16h30<br />

Modélisation thermique d’un réducteur<br />

pour véhicule électrifié.<br />

VALEO – Pascale Brassart, Anthony<br />

Levillain, Philippe Kraemer et<br />

Mangoné Thiam<br />

17h00<br />

Estimation de la durée de vie d’une<br />

structure soumise à des vibrations<br />

aléatoires : approche numérique et<br />

expérimentale<br />

INSA Blois – Roger Serra<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I21


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

EN APPLICATION<br />

Évaluer l’impact<br />

acoustique d’équipements<br />

embarqués à bord d’un<br />

engin spatial<br />

Afin de tester la résistance des équipements<br />

embarqués à bord d’une fusée, en raison<br />

des fortes pressions acoustiques, le<br />

fabricant m+p et ses solutions Acoustic<br />

Control et sm+p Analyzer ont pris place chez<br />

Airbus Defence and Space à Toulouse.<br />

La pression acoustique générée au lancement d’une<br />

fusée provoque des niveaux vibratoires tels sur les<br />

équipements embarqués qu’ils sont susceptibles de<br />

les endommager. Afin de tester leur résistance à ces<br />

contraintes extrêmes, les satellites sont testés en chambre<br />

réverbérante où ces niveaux sonores très élevés sont reproduits.<br />

À Toulouse, Airbus Defence and Space Astrolabe<br />

assemble et teste des satellites civils et militaires, et intervient<br />

également dans le conseil et l’assistance pour la réalisation<br />

de moyens d’essais.<br />

Entre autres moyens, Airbus dispose d’une chambre réverbérante<br />

de 1 100 m3, inaugurée en 1984 et conçue par la<br />

société Sereme, permettant de réaliser des<br />

essais acoustiques jusqu’à 152 dB grâce à<br />

ses deux sirènes, sur des équipements de<br />

grande taille. Airbus dispose également<br />

d’une salle de 1 m3 pour tester de petits<br />

équipements où le niveau sonore maximal<br />

peut atteindre 175 dB.<br />

m+p Acoustic Control a permis de tester<br />

Euclid, le télescope spatial de l’ESA, dans<br />

la chambre réverbérante d’Airbus<br />

Le système m+p Acoustic Control avec<br />

le matériel m+p VibRunner, en service<br />

dans de nombreux centres d’essais<br />

spatiaux à travers le monde (Lockheed<br />

Martin, Boeing, Northrop Grumman<br />

ainsi, de nombreux sites de la Nasa aux<br />

États-Unis, INPE Brésil, ISRO Inde, SBIK<br />

Astana Kazakhstan, KARI Corée,…), a été<br />

retenu en 2020 par Airbus pour remplacer<br />

un ancien système analogique, afin de piloter leurs deux<br />

chambres réverbérantes.<br />

CARACTÉRISTIQUES DU SYSTÈME<br />

La solution m+p Acoustic Control s’appuie sur deux aspects<br />

particuliers. D’une part, des frontaux d’acquisition et génération<br />

m+p VibRunner avec un total de 32 voies pouvant être<br />

utilisés au choix pour le pilotage, la mesure et/ou la surveillance<br />

sur des microphones ou des accéléromètres. D’autre<br />

part, le logiciel m+p Acoustic Control,<br />

dont l’interface utilisateur et la structure<br />

s’appuient sur celles de m+p VibControl<br />

(utilisé pour le pilotage asservi d’excitateurs<br />

en vibration), inclut également des<br />

algorithmes de pilotage optimisés pour<br />

les essais acoustiques à fort niveaux.<br />

L’optimisation du contenu fréquentiel<br />

pour chaque sirène de la chambre réverbérante<br />

peut se faire au choix, directement<br />

dans le logiciel Acoustic Control,<br />

par le biais de plusieurs sources sur le<br />

frontal m+p VibRunner, ou par l’ajout<br />

d’un équaliseur XTA en sortie du frontal<br />

m+p VibRunner.<br />

22 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Airbus a choisi m+p Acoustic Control pour sa facilité d’utilisation,<br />

pour ses fonctions de sécurité avancées garantissant<br />

un contrôle rapide et précis dans la chambre réverbérante<br />

sans surqualifier le satellite. Mathieu Fernandes, responsable<br />

des essais acoustiques sur le site de Airbus Defence and Space<br />

Astrolabe à Toulouse, explique plus en détails les raisons de<br />

ce choix : « La modernisation du système de pilotage de nos<br />

moyens d’essais acoustiques a été un projet majeur pour notre<br />

centre d’essai. La chambre acoustique 1 100 m3 est un moyen<br />

d’essai stratégique très sollicitée pour la qualification des équipements<br />

et satellites internes Airbus Defence and Space mais<br />

également pour les campagnes d’essais réalisées pour nos clients<br />

externes français et étrangers. »<br />

En d’ajouter que « l’enjeu majeur était donc de remplacer un<br />

pilotage manuel de la chambre par un pilotage automatique<br />

asservi tout en maintenant le même niveau de fiabilité et de<br />

performance. L’étroite collaboration et la réactivité des équipes<br />

m+p ont permis d’aboutir sur un système robuste répondant<br />

complètement à nos besoins. »<br />

Contrôle de la chambre réverbérante d’Airbus<br />

à l’aide du système m+p Acoustic control<br />

RÉPONDRE AUX EXIGENCES DES NORMES<br />

INTERNATIONALES POUR LES ESSAIS ACOUSTIQUES<br />

Entraînements Haute Vitesse<br />

pour bancs d’essais<br />

Accouplements et limiteurs de couple de sécurité<br />

pour entraînements *hautes vitesses*<br />

www.mayr.com<br />

Configurez le produit<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I23


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Le logiciel m+p Acoustic<br />

Control réalise un asservissement<br />

en boucle fermée<br />

entièrement automatisé,<br />

le contrôle s’effectuant sur<br />

les signaux temporels sur<br />

lesquels est directement<br />

appliqué un processus de<br />

filtrage numérique récursif<br />

en bandes d’octave (ou tiers<br />

d’octave), répondant ainsi<br />

aux exigences des normes<br />

internationales pour les<br />

essais acoustiques. De plus,<br />

le support technique apporté<br />

par l’équipe m+p a permis à<br />

Airbus d’obtenir une solution<br />

adaptée à leurs besoins spécifiques,<br />

notamment en ajoutant<br />

une fonction au logiciel<br />

m+p Acoustic Control de<br />

façon à pouvoir exporter<br />

aisément les résultats vers le<br />

logiciel de gestion de données<br />

d’essais Dynaworks.<br />

Pour Mathieu Fernandes,<br />

« plusieurs critères rentrent<br />

en ligne de compte lorsqu’on<br />

évalue un système de contrôle<br />

acoustique, tels que l’ergonomie du logiciel, le temps de montée<br />

au niveau, la stabilité ou encore les différentes interfaces et interconnexions<br />

avec le moyen d’essai. »<br />

Parmi les différents fournisseurs évalués, m+p proposait les<br />

meilleures solutions techniques afin de répondre au mieux à<br />

notre cahier des charges. « Le rayonnement de m+p dans différents<br />

centres d’essais à travers monde nous a également permis<br />

d’étayer notre choix. Nous avons mis en opération le nouveau<br />

système durant l’été 2020. Nous cumulons déjà une vingtaine de<br />

campagnes d’essais acoustiques, toutes couronnées de succès. Les<br />

techniciens d’essais ont adopté ce nouveau système offrant une<br />

grande facilité de prise en main. »<br />

En complément de la solution de pilotage m+p Acoustic control,<br />

le logiciel m+p Analyzer fourni à Airbus Defence and Space<br />

offre la possibilité de réaliser des post-traitements avancés à<br />

partir des signaux temporels bruts enregistrés pendant l’essai.<br />

Il est ainsi possible d’exporter les résultats vers plusieurs<br />

formats de données disponibles, de recalculer des spectres ou<br />

tiers d’octave sur des portions précises de signal, de calculer<br />

des FFT, des DSP, d’appliquer des filtres...<br />

Opération de contrôle acoustique<br />

LE TÉLESCOPE SPATIAL<br />

DE L’ESA EN TEST CHEZ<br />

AIRBUS<br />

Le système m+p Acoustic<br />

Control a permis notamment<br />

de tester Euclid dans la<br />

chambre réverbérante d’Airbus<br />

: ce télescope spatial<br />

de l’ESA mesure 3,74 m de<br />

diamètre, pour une longueur<br />

de 4,5 m, et une masse totale<br />

d’un peu plus de 2 tonnes<br />

en incluant son module de<br />

service. Avec son télescope à<br />

miroir de 1,2 m de diamètre,<br />

Euclid est capable de capter<br />

les longueurs d’onde dans le<br />

spectre visible mais également<br />

dans le proche infrarouge.<br />

Afin d’accroître encore la<br />

fiabilité des essais acoustiques<br />

avec la solution m+p Acoustic<br />

Control, il est possible d’ajouter<br />

un ensemble Watchog qui<br />

Opération de contrôle acoustique<br />

surveille en permanence et<br />

de façon séparée deux voies<br />

acoustiques. Cette extension<br />

s’appuie sur un frontal additionnel m+p VibPilot, le logiciel m+p<br />

Coda VibMonitor et un second PC.<br />

Parallèlement au logiciel de pilotage Acoustic control, m+p international<br />

peut fournir une solution indépendante de réduction<br />

de données avec enregistrement des signaux temporels bruts,<br />

basé sur les frontaux m+p VibRunner, permettant entre autres<br />

de régler des limites d’alarme et d’arrêt sur chaque voie. La limite<br />

d’arrêt déclenche également une sortie logique sur le frontal m+p<br />

VibRunner qui, si elle est reliée au système de pilotage Acoustic<br />

control, permet d’arrêter l’essai en toute sécurité. Pour une efficacité<br />

et une convivialité maximum, ce système de réduction de<br />

données est fourni avec la même interface utilisateur que le logiciel<br />

de pilotage Acoustic control.<br />

Dans le but de fournir à ses clients des solutions toujours plus<br />

performantes et à la pointe de la technologies, m+p propose également<br />

une solution complète pour réaliser des essais acoustiques<br />

en champ direct, sources de bruit incluses par le biais de ses partenaires.<br />

Pour cela, un module additionnel sur le système Acoustic<br />

Control permet de contrôler un essai en champ direct de façon<br />

fiable et reproductible, avec des niveaux pouvant atteindre 155 dB ●<br />

24 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

ANALYSE<br />

Chargements multiaxiaux aléatoires – Analyse<br />

et développement des outils de synthèse<br />

Cet article a pour objectif de présenter l’impact des termes de<br />

corrélation ou de phase d’un chargement aléatoire combiné<br />

sur l’endommagement d’un système mécanique par rapport<br />

à des environnements uniaxiaux appliqués successivement<br />

sur les différents axes de sollicitations (norme NF X50 – 144).<br />

Cette étude théorique met en évidence - sur une structure<br />

et un chargement simple - certaines limites de la norme<br />

actuelle décrivant des synthèses uniaxiales et propose une<br />

piste d’amélioration. Il s’agit d’une première pierre pour<br />

l’élaboration d’une méthode de synthèse de l’environnement<br />

pour des chargements mécaniques vibratoires multiaxiaux.<br />

Abstract : This article is devoted to the<br />

study of the multiaxial loads’ impact<br />

on fatigue damage for a mechanical<br />

structure compared to uniaxial ones<br />

successively applied on each load axis<br />

(Standard NF X50 – 144). This theoretical<br />

study highlight on a simple structure<br />

and load case that some phenomena<br />

(modal coupling, correlation, …) not<br />

handled by the standard can have a<br />

significative effect in some situations.<br />

A surface description of the damage<br />

spectrum is proposed and a feedback<br />

method from this damage surface<br />

toward loads is developed for multiaxial<br />

environment. This study is a first step for<br />

the elaboration of a synthesis method<br />

for mecanical loads.<br />

MÉTHODE ACTUELLE : CAS D’UNE<br />

SOLLICITATION UNIAXIALE<br />

La plupart des systèmes mécaniques<br />

subissent des accélérations causées<br />

par leurs environnements qui ont une<br />

influence majeure sur leurs performances<br />

et leur durée de vie. Ainsi, il<br />

convient d’être en mesure de décrire<br />

l’impact de ces vibrations sur le<br />

système afin de le dimensionner au<br />

mieux. Pour se faire, des mesures d’accélérations<br />

– souvent décrites sous<br />

formes de Densités Spectrales de Puissance<br />

(DSP) lorsqu’elles sont stationnaires<br />

– sont relevées puis synthétisées<br />

pour simplifier le profil de vie réel<br />

et réduire la durée des essais tout<br />

en conservant leur équivalence en<br />

dommages[1].<br />

Actuellement, ces synthèses sont effectuées<br />

indépendamment sur chaque<br />

axe afin d’être directement appliquées<br />

sur les bancs d’essais qui sont généralement<br />

mono-axes. Cependant, le<br />

développement industriel de systèmes<br />

d’essais multiaxes rend possible l’étude<br />

de phénomènes vibratoires combinés.<br />

L’objet de cet article est donc d’évaluer<br />

l’influence théorique d'un chargement<br />

multidirectionnel par rapport<br />

au cumul de sollicitations uniaxiales<br />

dans le cadre de chargements aléatoires<br />

stationnaires gaussiens, en particulier<br />

la proximité modale du système<br />

et la corrélation du chargement.<br />

L’étude théorique est menée sur une<br />

poutre sollicitée en flexion – traction<br />

combinées dans le domaine linéaire<br />

en vibration libre. Cette configuration<br />

permet de considérer au premier<br />

ordre que la contrainte résultante est la<br />

somme des contraintes générées par la<br />

flexion et la traction. Le fait d’avoir un<br />

état de contraintes uniaxial engendré<br />

par un chargement multiaxial permet<br />

de simplifier l’étude en évitant d’utiliser<br />

un critère d’endommagement<br />

multiaxial. Enfin, l’étude s’intéresse<br />

aux premiers modes qui possèdent<br />

usuellement les plus grandes masses<br />

effectives.<br />

L’endommagement est déterminé<br />

par une méthode statistique dans le<br />

domaine spectral basée sur la norme<br />

NF X50-144.<br />

Afin d’obtenir une image de l’endommagement<br />

d’un système linéaire<br />

à 1DDL soumis à une sollicitation<br />

aléatoire, en fonction de sa fréquence<br />

propre et pour un amortissement<br />

donné, on utilise un outil statistique<br />

appelé Spectre de Dommages par<br />

Fatigue (SDF). Ce spectre est applicable<br />

uniquement dans le cadre de<br />

vibrations aléatoires stationnaires<br />

gaussiennes à moyenne nulle et pour<br />

des systèmes linéaires[2].<br />

Son expression mathématique est la<br />

suivante [1]:<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I25


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Avec Zef la valeur efficace de la<br />

réponse en déplacement relatif tel que:<br />

où est la fonction de transfert entre<br />

l’accélération d’entrée et la réponse<br />

en déplacement du système .<br />

PROPOSITION D’UNE<br />

PROCÉDURE DE SYNTHÈSE<br />

D’ENVIRONNEMENTS COMBINÉS<br />

La norme NF X50-144 traite les vibrations<br />

multiaxiales indépendamment<br />

par axe de chargement en faisant la<br />

somme des endommagements calculés<br />

par axe d’excitation au travers de<br />

plusieurs DSP de réponses uniaxiales<br />

du système.<br />

La méthode proposée, en revanche,<br />

utilise la DSP de réponse du chargement<br />

multiaxiale au point critique,<br />

dépendante des différents axes de<br />

sollicitation :<br />

Avec les indices f pour flexion et t pour<br />

traction<br />

Où la est un terme dépendant des<br />

DSP des excitations et d’un terme<br />

de corrélation. Cette corrélation est<br />

un nombre complexe définit par une<br />

cohérence qui représente la similitude<br />

des signaux d’excitation et une phase<br />

qui représente leur décalage temporel.<br />

Le SDF « multiaxial » construit à<br />

partir d’une DSP multiaxiale dépend<br />

des fréquences propres des axes sollicités<br />

en flexion et en traction. Il ne<br />

se présente alors non pas comme une<br />

courbe mais comme une surface d’endommagement<br />

(Figure 1).<br />

Figure 1: exemple de surface de<br />

dommage par fatigue<br />

En prenant en compte des excitations<br />

identiques (bruit entre 20-80<br />

Hz), et en supposant le « b » identique<br />

en flexion et traction, on peut<br />

évaluer l’écart relatif de dommage<br />

entre la norme NF X50-144 et la<br />

méthode multiaxiale (Figure 2). Les<br />

endommagements calculés suivant<br />

les deux méthodes diffèrent dans les<br />

cas de forts gradients de dommage et<br />

pour des fréquences propres voisines<br />

(diagonale), illustrant un couplage et<br />

Figure 2 : Écart relatif entre les dommages issus<br />

de la méthode proposée et de la norme<br />

déjà été mis en avant par le passé [3].<br />

Dans ces deux situations, la norme<br />

sous-évalue le dommage par rapport<br />

à la vraie réponse spectrale. Cependant,<br />

dans le cas de signaux d’excitations<br />

décorrélés et avec un rapport<br />

de fréquences propres supérieure à<br />

3 (couplage négligeable), la norme<br />

semble être de nouveau acceptable.<br />

INFLUENCE DE LA CORRÉLATION<br />

DES EXCITATIONS SUR LE<br />

DOMMAGE<br />

Les phénomènes liés à la corrélation<br />

des excitations sont transparents pour<br />

la norme NF X50-144 car elle ne prend<br />

pas en compte l’interaction des axes<br />

de chargement. Or ce point est crucial<br />

pour la spécification et la réalisation<br />

d’essais combinés [4] [5] comme le<br />

montre la Figure 3. Sur cette figure,<br />

le rapport moyen d’endommagement<br />

entre signaux corrélés et décorrélés<br />

est calculé pour plusieurs phases<br />

(axe polaire), pour plusieurs niveaux<br />

de cohérence (axe radial) et pour des<br />

modes propres plus ou moins proches<br />

(mêmes fréquences à gauche, rapport<br />

10 des fréquences à droite).<br />

La corrélation des excitations a donc<br />

un impact significatif puisqu’il peut<br />

L’expression de cette DSP de réponse<br />

est le point essentiel différentiant la<br />

norme et la méthode proposée. En<br />

effet, la DSP calculée prend en compte<br />

les deux axes de sollicitations ainsi que<br />

le terme croisé des excitations, tandis<br />

que la norme NF X50 - 144 les étudie<br />

séparément (découplage modal) en<br />

négligeant le terme croisé.<br />

ÉTUDE DES ÉCARTS DE<br />

DOMMAGES ENTRE LA NORME<br />

ET LA MÉTHODE PROPOSÉE<br />

26 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

maximal se trouve toujours lorsque<br />

les signaux sont cohérents en phase.<br />

PROCÉDURE D’ANTI-DOMMAGE<br />

D’UN SDF MULTIAXIAL DÉCRIT<br />

PAR UNE SURFACE<br />

Figure 3 : Impact de la corrélation sur le dommage - fréquences propres égales<br />

(gauche) rapport 10 entre les fréquences de flexion et traction (droite)<br />

exister jusqu’à un rapport 16 en<br />

dommages entre deux signaux décorrélés<br />

et deux signaux cohérents en<br />

phase, soit une augmentation de 40%<br />

des pseudo-contraintes (avec b = 8 et<br />

σ ≈ D1/b).<br />

L’impact de la corrélation sur le<br />

dommage dépend également de l’écart<br />

entre les facteurs de participation des<br />

modes propres (relation chargement<br />

– contrainte résultante): cela revient à<br />

dire qu’une des sollicitations devient<br />

prédominante et que l’effet de couplage<br />

devient négligeable.<br />

Ce point met en évidence que la structure<br />

étudiée (raideur, géométrie), est<br />

primordial dans l’étude de l’effet de<br />

chargements vibratoires combinés.<br />

En revanche, pour notre cas d’étude<br />

de flexion - traction, le dommage<br />

Dans le but d’effectuer des essais expérimentaux<br />

sur des systèmes mécaniques,<br />

il est nécessaire de développer<br />

une procédure permettant de reconstruire<br />

à partir d’un SDF (dans notre<br />

cas surfacique, mais que l’on peut<br />

imaginer à 6 dimensions) une ou<br />

plusieurs DSP d’excitations qui provoqueraient<br />

un dommage équivalent sur<br />

un temps éventuellement adapté pour<br />

limiter la durée des essais. Nous appellerons<br />

cette procédure l’anti-dommage.<br />

L’anti-dommage multiaxial se base sur<br />

la norme NF X50-144[1] qui propose<br />

une version uniaxiale. Elle consiste en<br />

un calcul de SDF basé sur une DSP de<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I27


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

très faibles amplitudes sur l’ensemble<br />

des fréquences de travail. Ce SDF est<br />

alors comparé au SDF « cible » afin<br />

d’ajuster la DSP de manière itérative :<br />

L’idée retenue est d’identifier ces trois<br />

variables une à une sur des sections spécifiques<br />

de la surface de réponse, où deux<br />

variables sont négligeables face à la troisième.<br />

Ces sections sont donc des courbes<br />

à 2 dimensions sur lesquelles il suffit d’effectuer<br />

la procédure uniaxiale. Ainsi :<br />

• La DSP de flexion de synthèse est<br />

déterminée à la fréquence maximale<br />

de traction (ligne mauve sur<br />

la Figure 4) car à cette fréquence<br />

l’impact de la traction sur le dommage<br />

est négligeable face à la<br />

flexion ;<br />

• La DSP de traction de synthèse est<br />

déterminée à la fréquence maximale<br />

de flexion (ligne verte sur la<br />

Figure 4) pour des raisons similaires<br />

au point ci-dessus ;<br />

• La DSP croisée de synthèse est déterminée<br />

à partir de la diagonale<br />

(ligne jaune sur la Figure 4). La<br />

DSP croisée étant liée à la corrélation<br />

des signaux d’excitation, elle a<br />

un impact maximal sur cette section.<br />

montre la Figure 5-c avec une réduction<br />

par 10 de la durée d’excitation.<br />

AMÉLIORATION PRÉVISIONNELLE<br />

DE LA MÉTHODE PROPOSÉE<br />

Contrairement à la méthode uniaxiale<br />

qui requiert une seule DSP d’ajustement,<br />

la synthèse dans notre cas en nécessite<br />

trois (DSP de flexion, DSP de traction, et<br />

DSP croisée) qui interviennent en chaque<br />

point de la surface ; Cela implique l’existence<br />

d’une infinité de combinaisons<br />

menant au même endommagement.<br />

Il est ainsi possible de reconstruire l’ensemble<br />

de la surface de réponse à partir<br />

de ces trois courbes.<br />

Un exemple de synthèse est effectué en<br />

prenant en compte des signaux d’excitation<br />

cohérents en phase et dont les DSP<br />

sont décrites en Figure 5-b. Celle-ci<br />

présente les DSP des excitations de<br />

flexion () et de traction () de synthèse<br />

comparée aux DSP d’origine (les DSP<br />

d’excitation cible) dans le cas où l’on<br />

souhaite conserver la même durée d’excitation.<br />

On remarque que la synthèse est<br />

très fidèle aux DSP d’excitation tant sur<br />

les plages de fréquences excitées que sur<br />

les amplitudes, qualifiant ainsi numériquement<br />

la méthode proposée (Figure<br />

5-a).<br />

Grâce à cette procédure il est désormais<br />

possible de faire une synthèse<br />

« multiaxiale » des dommages tout en<br />

réduisant la durée des essais, comme le<br />

Cet article montre que la norme NF<br />

X50-144 actuelle est insuffisante pour<br />

étudier l’endommagement sous sollicitations<br />

combinées. En effet, sa comparaison<br />

avec la méthode proposée montre<br />

son aspect non conservatif si le rapport<br />

des fréquences propres est inférieur à 3<br />

(ce qui est souvent le cas pour des modes<br />

de flexion bi-axiales sur structure axisymétrique)<br />

et dans le cas d’excitations<br />

corrélées (influence du terme croisé).<br />

Ces deux phénomènes cumulés peuvent<br />

provoquer une augmentation de 80% des<br />

pseudo-contraintes.<br />

L’étude montre également que le développement<br />

d’une procédure complète de<br />

spécification et de synthèse d’environnements<br />

multiaxiaux est rendu possible<br />

par :<br />

• Une représentation générale de<br />

l’endommagement (SDF) via une<br />

surface de réponse multiaxes de<br />

chargement ;<br />

Figure 4 : Sections de la surface permettant<br />

la détermination des DSP de retour<br />

Figure 5 : Impact de la réduction du temps d'essai sur la synthèse : écart cible –<br />

retour (a), essai à durée égale (b), division par 10 du temps d’essai (c)<br />

28 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

Anz_spec_Essai+Simulation_hp_4-2022_sp 12.04.22 12:11 Seite 1<br />

• Une procédure d’anti-dommage permettant de spécifier<br />

des environnements pour bancs d’essais grâce à la<br />

construction de DSP équivalentes en dommages pour<br />

chaque axe. A l’heure actuelle et à notre connaissance il<br />

n’existe aucune procédure équivalente permettant de réaliser<br />

une synthèse de chargements multiaxiaux.<br />

La suite consiste à généraliser la procédure sur les 6 DDL en<br />

prenant en compte le cisaillement dans la DSP de réponse. Parmi<br />

les formulations actuellement envisagées, citons les critères de<br />

Sines [6] et de Crossland [7], ou encore les DSP équivalentes<br />

EVMS [7] ou de Lemaitre [8]. Rappelons que, au même titre que<br />

la norme actuelle, la méthode proposée se base sur des hypothèses<br />

fortes, notamment en considérant que le système répondra<br />

de manière homogène élastique linéaire en tous points, en<br />

négligeant ainsi toutes concentrations de contraintes ou de<br />

phénomènes locaux.<br />

Cette hypothèse est nécessaire pour généraliser cette procédure<br />

à tous systèmes, dans une étape très amont de leur développement.<br />

Il serait souhaitable d’introduire une phase d’identification<br />

numérique du « point chaud », et vérification des termes<br />

d’influence dès les premières étapes de définition du système<br />

étudié. Ce point est licite quand la synthèse d’environnement<br />

est réalisée par le concepteur, plus difficile quand elle provient<br />

d’un maître d’œuvre d’un système porteur, externe à l’entreprise,<br />

impliquant des transferts d’informations parfois sensibles.<br />

Références<br />

Mattias Aimé et Alexis Banvillet (CEA)<br />

[1] AFNOR, « Norme NF X50-144: Démonstration de la tenue<br />

aux environnements », 2019.<br />

[2] C. LALANNE, Vibrations et chocs mécaniques (Tomes I à<br />

VI), Hermes, 1999.<br />

[3] A. D. KIUREGHIAN, « A Response Spectrum Method for<br />

Random Vibration Analysis of MDF Systems », Earthquake<br />

Engineering and Structural Dynamics, 1981.<br />

[4] Z. LUO, H. CHEN ET X. HE, « Vibration fatigue analysis of<br />

circumferentially notched specimens under coupled multiaxial<br />

random vibration environments », Fatigue & Fracture of<br />

Engineering Materials & Structures, 2021.<br />

[5] M. NOBAN ET H. J. E. AL, « Load path sensitivity and<br />

fatigue life estimation of 30CrNiMo8HH », International Journal<br />

of Fatigue, 2011.<br />

[6] S. LAMBERT, « Contribution à l’analyse de<br />

l’endommagement par fatigue et au dimensionnement de<br />

structures soumises à des vibrations aléatoires », 2007.<br />

[7] X. PITOISET, « Méthodes spectrales pour une analyse<br />

en fatigue des structures métalliques sous chargements<br />

aléatoires multiaxiaux », Université Libre de Bruxelles, 2001.<br />

[8] J. GE, Y. SUN ET S. ZHOU, « Fatigue life estimation under<br />

multiaxial random loading by means of the equivalent Lemaitre<br />

stress and multiaxial S–N curve methods », International<br />

Journal of Fatigue, 2015.<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I29


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

SOLUTIONS<br />

Quels moyens<br />

adopter pour simuler<br />

les sollicitations lors<br />

du transport ?<br />

Les produits IMV entendent se présenter<br />

comme des partenaires privilégiés pour<br />

la simulation de transport, qu'il s'agisse<br />

de l’industrie de l’électronique, militaire<br />

ou cosmétique. Cet article présente de<br />

multiples solutions afin de mieux simuler les<br />

multiples sollicitations que subit un produit<br />

durant son transport.<br />

Avec le développement récent de l’informatique grand<br />

public, et l’offre grandissante des plates-formes de<br />

l'e-commerce, l’industrie de la logistique et du<br />

commerce ont dû s’adapter à ce nouveau flux de<br />

marchandises. De la même façon, l’industrie du transport a<br />

dû s’organiser pouvoir livrer partout dans le monde et tenir<br />

les engagements promis aux consommateurs. Pour arriver à<br />

bon port en 24 ou 48 heures, chaque paquet, colis et palettes<br />

subit un nombre toujours plus important de manipulations<br />

humaines ou mécaniques.<br />

Les différentes voies commerciales empruntées par ses colis<br />

ou ses palettes font subir de nombreuses contraintes environnementales.<br />

Au premier rang desquelles les sollicitations<br />

vibratoires, elles peuvent être bien différentes d’une zone géographique<br />

à l’autre. Un paquet qui partirait du centre de la France<br />

pour arriver en Europe de l’Est ou en Russie subit un certain<br />

nombre de sollicitations vibratoires qui peuvent varier selon<br />

les axes empruntés. Un colis venant de Chine voyageant par<br />

conteneur et devant être livré à Londres ne subit pas exactement<br />

les mêmes contraintes que son homologue.<br />

QUELS ENJEUX ?<br />

Quels que soient les axes de transport utilisés, il existe un véritable<br />

enjeu économique pour les industriels. L’équipement électronique<br />

est-il fonctionnel une fois arrivé chez son destinataire ?<br />

Le fond de teint liquide ou en poudre arrive-t-il avec le même<br />

aspect et propriétés définies par les laboratoires ? De même,<br />

le fabricant d’emballages doit s’assurer qu’il protège au mieux<br />

l’équipement, l’outil ou le bijou qu’il transporte.<br />

L’équipement ou produit transporté doit donc survivre à toutes<br />

les contraintes mécaniques qu’il peut subir lors de son transport<br />

telles que sa palettisation dans un entrepôt de logistique,<br />

de son transport dans une camionnette de livraison express,<br />

mais aussi à la chute lors de sa manipulation par un opérateur<br />

ou livreur, le tout associé à des contraintes climatiques.<br />

L’ensemble de ses sollicitations est regroupé dans des normes<br />

30 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION<br />

qui caractérisent et aident à simuler toutes ces contraintes.<br />

Les industriels comme les fabricants d’emballage doivent être<br />

en mesure de simuler tous ces phénomènes afin de garantir la<br />

protection adéquate.<br />

Plusieurs normes identifient la liste des tests environnementaux<br />

à effectuer :<br />

• ASTM D4169 • ISTA 1 / 2 / 3 / 4 / 5 & 6<br />

• ISO 4180 • IEC 60068-2<br />

• ISO 2247 • ASTM D 999<br />

• ISO 13355<br />

• ASTM D7386<br />

• ISO 8318 • MIL STD 810<br />

QUELLES SOLUTIONS ADOPTER ?<br />

Conscient de ces enjeux, IMV a développé des solutions spécifiques<br />

qui intègre les contraintes liées à ces essais. IMV Corporation<br />

a notamment développé un vibrateur spécifique compacte<br />

capable de répondre aux spécifications d’essai de petits colis<br />

pour les tests Amazon et les normes ISO, JIS, ASTM.<br />

Le système d'essai en vibration compact M-130LS est adapté<br />

aux essais de simulation de transport. Le faible niveau sonore,<br />

sa compacité (1t) tout en préservant<br />

l’intégrité de la bobine. La gamme IMV Serie A & J restent des<br />

vibrateurs conventionnels et sont capables de réaliser les essais<br />

de l’ensemble des industries ferroviaire, aéronautique, spatiale…<br />

Les contrôleurs de vibrations IMV ; K2+ et K2 sprint intègrent<br />

quant à eux dans leur base de données la plupart des normes<br />

de transport. L’opérateur peut ainsi, en quelques clics, lancer<br />

un essai sans risque d’erreurs ●<br />

LES OBJECTIFS À ATTEINDRE<br />

Ces simulations tendent à limiter les coûts liés au rapatriement<br />

d’équipements détériorés, au remboursement d’utilisateurs<br />

insatisfaits ou encore à l’impact sur la réputation de<br />

l’entreprise entachée par une livraison défectueuse. Ces normes<br />

vont même jusqu’à faire des préconisations pour le développement<br />

de nouveaux équipements, appareils ou objets. En effet,<br />

une intégration en amont des contraintes vibratoires dans le<br />

process de développement garantit une meilleure robustesse<br />

et un cycle de développement raccourci. L’intégration de l’emballage<br />

pendant cette étape assure une meilleure adéquation<br />

du produit avec son emballage.<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I31


DOSSIER<br />

ÉVÉNEMENT<br />

Eurosatory rouvre ses portes sur fond<br />

de guerre en Ukraine<br />

Le premier salon mondial de Défense et<br />

de Sécurité terrestres et aéroterrestres<br />

se tiendra du 13 au 17 juin prochain, en<br />

présentiel, au Parc des Expositions de Paris-<br />

Nord Villepinte. Place aux nouveautés de<br />

cette édition marquée par un conflit qui<br />

s'enlise en Ukraine.<br />

Helped by Coges Events :<br />

un nouveau concept pour<br />

l'édition 2022<br />

De retour après une édition 2020 annulée pour cause<br />

de pandémie, Eurosatory signe son grand retour<br />

dans un contexte malheureusement marqué par la<br />

guerre en Ukraine. Pour rappel, Eurosatory est le<br />

salon leader mondial offrant des produits et services à destination<br />

des forces armées, des forces de sécurité, mais aussi pour<br />

les personnels de la sécurité civile, des douanes, de la sûreté et<br />

de la sécurité privée.<br />

Plus de 200 délégations officielles de haut niveau représentant<br />

plus de 90 pays sont invitées ainsi que des organisations internationales<br />

: l’Union européenne, l’Otan, les Nations unies et<br />

l’Organisation pour la sécurité et la coopération en Europe. De<br />

nombreux VIP Experts tels que les experts techniques natio-<br />

En 2022, Eurosatory mettra encore plus en valeur la réponse<br />

aux problématiques de crises avec le nouveau démonstrateur<br />

« Helped by Coges Events » - Humanitary Emergency Logistic<br />

Project and Eco Development. Présenté pour la première fois, ce<br />

démonstrateur rassemble des systèmes industriels ainsi que des<br />

innovations civiles à haut niveau de maturité. Il a pour ambition<br />

de démontrer la capacité à fournir une solution complète et<br />

rapide d’aide et de soutien lors de la gestion de crises multiples<br />

et complexes.<br />

32 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

naux, les directeurs de la sécurité des entreprises privées, les<br />

directeurs de centres d’essais ou encore les directeurs de service<br />

d’incendie et de secours sont attendus à Villepinte.<br />

À ce jour, 1 000 exposants sont déjà inscrits représentant 54 pays<br />

dont 25 pavillons nationaux : Allemagne, Australie, Autriche,<br />

Belgique, Bulgarie, Corée du Sud, Croatie, Espagne, Estonie,<br />

États-Unis, Finlande, Italie, Lettonie, Lituanie, Pakistan, République<br />

Tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie.<br />

VÉRITABLE PLATEFORME D’ÉCHANGES ET DE MATÉRIELS<br />

Comme à chaque édition, en 2022, de nombreux équipements et<br />

matériels seront exposés en réel sur les stands. Pour davantage<br />

de visibilité, de nouveaux pôles technologiques sont créés pour<br />

cette édition : la Cyber, l’Ingénierie et la Fabrication, le Médical/<br />

Santé, la Sécurité civile et la Lutte contre l’incendie.<br />

Les derniers développements et les principales tendances en<br />

matière de technologies de défense et de sécurité seront également<br />

présentés lors des démonstrations dynamiques extérieures,<br />

véritable spécificité du salon. Sur un terrain dédié et durant toute<br />

la semaine du salon s’alterneront des démonstrations dynamiques<br />

d’industriels et d’institutionnels.<br />

Outre le conseil aux entreprises, Eurosatory propose pour 2022<br />

plusieurs services de networking afin de faciliter les rencontres<br />

entre individus mais aussi entre les entreprises et les acheteurs<br />

lors de rendez-vous d’affaires pré programmés. « Optimiser son<br />

temps en identifiant les bonnes personnes et en planifiant ses<br />

rendez-vous à l’avance est le gage d'un salon réussi », affirme-t-on<br />

au sein de l'organisation ; d'autant que la période actuelle propice<br />

à l'accélération des programmes militaires et des nouveaux projets<br />

impose un « networking » peut-être plus soutenu qu'auparavant.<br />

L’INNOVATION AUTOUR DE LA DÉFENSE ET LA SÉCURITÉ<br />

DU FUTUR<br />

Eurosatory est une occasion unique de présenter ses nouveautés,<br />

pas moins de 500 nouveaux produits et systèmes sont habituellement<br />

dévoilés pour la première fois aux participants. 2022 ne<br />

devrait pas faire exception. En plus des entreprises et des PME,<br />

près de 80 start-ups seront rassemblées sur l’Eurosatory Lab et<br />

sur le stand du Gicat dans le cadre du cluster « Generate ».<br />

Pas moins de 70 conférences et pitchs exposants seront organisés<br />

pendant les cinq jours du salon avec la présence de plus de<br />

150 intervenants. Des experts de haut niveau, des militaires de<br />

haut rang, des représentants du gouvernement et de l’industrie<br />

débattront d’une grande diversité de questions stratégiques. ●<br />

Propos recueillis par Olivier Guillon<br />

Un carrefour d’échanges incontournable pour les experts,<br />

les ingénieurs et les techniciens de l’environnement<br />

Rejoignez-nous<br />

pour enrichir vos connaissances et participer activement à la promotion, à la<br />

diffusion et à la mise en œuvre au sein de l’industrie française des dernières<br />

techniques d’essais et de simulation de l’environnement.<br />

Nos adhérents bénéficient de réductions substantielles sur les tarifs<br />

de nos stages de formation, journées techniques, colloques, salons,<br />

ouvrages et guides techniques.<br />

Depuis 1967, nous avons formé plus de 6 000 scientifiques, ingénieurs<br />

et techniciens. Nos formations sont dispensées par les meilleurs experts<br />

du moment, sélectionnés au sein des sociétés et laboratoires français<br />

de pointe.<br />

Qui est concerné par notre activité ?<br />

• Les laboratoires d’essais, les équipementiers,<br />

les concepteurs et intégrateurs de systèmes<br />

• Les scientifiques, ingénieurs et techniciens<br />

en charge de la conception, des essais,<br />

de la fabrication et de la qualité<br />

• Les concepteurs, constructeurs et vendeurs<br />

des moyens d’essais<br />

• Les étudiants et les enseignants<br />

Association pour le développement des Sciences et Techniques de l’Environnement - Association régie par la loi 1901<br />

1, place Charles de Gaulle - 78180 MONTIGNY LE BRETONNEUX - www.aste.asso.fr - Tel : 01 61 38 96 32<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I33


DOSSIER<br />

L'INTERVIEW<br />

Vers plus d’essais<br />

hybrides et<br />

d’interopérabilité au<br />

sein de la DGA<br />

pour des évaluations de<br />

« bout en bout »<br />

Chargée d’équiper les forces armées de façon<br />

souveraine et de préparer le futur des systèmes<br />

de défense, la Direction générale de l’armement<br />

(DGA), premier investisseur de l’État (23,5 Md€<br />

de commandes à l’industrie en 2021), conduit<br />

plus d’une centaine d’opérations d’armement par<br />

an permettant de fournir aux armées françaises<br />

l’ensemble des équipements nécessaires à la<br />

réalisation de leurs missions. Elle assure la<br />

maîtrise d’ouvrage des systèmes d’armes sur<br />

toute la durée de vie des programmes, de leur<br />

préparation à leur utilisation tout au long de<br />

leur vie. Deux ingénieurs (civil et militaire) font<br />

le point sur les évolutions de leur métier en<br />

matière d’essais et de simulation.<br />

QUELLES FONCTIONS EXERCEZ-VOUS AU SEIN DE<br />

LA DGA ?<br />

Raphaël, ingénieur en chef de l’armement :<br />

Je suis responsable du métier « simulations et informatique<br />

des essais » qui compte près de 230 personnes travaillant<br />

sur l’ensemble des sites. Je travaille à la direction technique<br />

au centre DGA Ingénierie des projets. Parmi mes principales<br />

attributions figure la définition de la stratégie de<br />

simulation, pour soutenir la conduite des opérations d’armement.<br />

Je contribue aussi au chantier de transformation<br />

numérique de la DGA concernant l’ingénierie des essais.<br />

Baptiste, ingénieur civil :<br />

Je suis responsable du département en charge de la simulation<br />

numérique pour les essais du combat collaboratif<br />

terrestre, au sein du centre DGA Techniques terrestres.<br />

DANS LE CONTEXTE DE GUERRE, COMME EN CE MOMENT<br />

EN UKRAINE, QUEL RÔLE JOUE LA DGA ?<br />

Dans le cadre de la conduite des opérations d’armement, la<br />

DGA spécifie, évalue et teste dans ses centres d’expertise et<br />

d’essais tous les équipements de défense produits par les industriels<br />

depuis la phase de spécification jusqu’à leur livraison aux<br />

armées. Concernant l’Ukraine, la DGA se tient prête à effectuer<br />

si nécessaire, en fonction des enseignements qui seront<br />

tirés du conflit, de nouveaux essais ou expertises sur les équipements,<br />

actuels ou futurs, destinés aux armées.<br />

DE QUELS TYPES DE MOYENS D’ESSAI DISPOSEZ-VOUS<br />

ET QUE TESTEZ-VOUS ?<br />

Raphaël : La DGA dispose de dix centres d’expertise et d’essais<br />

dotés de moyens d’évaluation des systèmes de défense (drones,<br />

missiles, aéronefs, sous-marins, navires de surface, véhicules,<br />

systèmes d’information, satellites…). Le centre DGA Ingénierie<br />

des projets est, quant à lui, le centre référent pour l’architecture<br />

technique des systèmes d’armes. À ce titre, il élabore<br />

les méthodes et les outils partagés en matière d’ingénierie de<br />

systèmes et de simulation numérique. Les experts et architectes<br />

du centre interviennent le plus souvent au cœur des équipes<br />

de programme mais assurent également des activités d’appui<br />

à l’innovation, de soutien à l’export, de prospective, de soutien<br />

à l’autorité technique, concourant ainsi à toutes les missions<br />

de la DGA.<br />

Nous utilisons des outils d’ingénierie système permettant la<br />

modélisation d’architecture, la gestion des exigences, des tests<br />

ou des faits techniques. Nous proposons aussi aux différents<br />

34 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

Cabine de simulation permettant de reproduire<br />

une multitude de scénarios<br />

centres un socle commun et interopérable de services de simulation<br />

numérique : des outils de simulation technico-opérationnelle,<br />

des services de simulation de la situation tactique et des<br />

environnements synthétiques. .<br />

©DGA<br />

Baptiste : Le centre DGA Techniques terrestres, implanté à<br />

Bourges et Angers, accueille le laboratoire du combat collaboratif<br />

terrestre. Basé sur des moyens d’essais réels et divers<br />

outils de simulation numérique, cette capacité technique a été<br />

mise en place pour soutenir les programmes d’armement afin<br />

de préparer les futurs systèmes de combat terrestre en abordant<br />

toutes les phases de leur développement, de la conception<br />

à la qualification.<br />

Le recours à des environnements simulés permet de réaliser des<br />

expérimentations au plus proche des conditions réelles d’utilisation<br />

des futurs systèmes, dont plus spécifiquement ceux développés<br />

dans le cadre du programme d’ensemble SCORPION et<br />

du combat collaboratif terrestre. Le degré de réalisme est inédit.<br />

Pour ce faire, nous utilisons trois grandes capacités de simulation<br />

numérique. La première concerne la simulation dite<br />

immersive. Celle-ci s’appuie sur notre simulateur Sispeo, qui<br />

permet de réaliser des mises en situation très réalistes pour<br />

aider à la capture des besoins (fonctionnels et ergonomiques).<br />

Lors de ces expérimentations, des opérationnels de l’armée de<br />

terre sont placés dans des cabines de simulation représentatives<br />

des postes d’équipage pour jouer un scénario opérationnel.<br />

Deuxième grande capacité, la simulation constructive (en phase<br />

amont ou d’évaluation) qui consiste à évaluer les algorithmes<br />

du combat collaboratif terrestre en simulant des phases d’engagement<br />

face à une menace. L’intérêt de ce type de simulation<br />

est de pouvoir jouer un nombre important de scénarios différents<br />

dans un environnement entièrement maîtrisé.<br />

Enfin vient la simulation hybride. Elle est utilisée principalement<br />

lors des phases d’évaluation finale avant la qualification<br />

d’une nouvelle fonctionnalité. Dans ce cas, les essais réalisés<br />

sur notre polygone d’essais mettent en œuvre des moyens réels<br />

et des moyens de simulation pour simuler, typiquement, des<br />

menaces ou d’autres systèmes d’armes absents.<br />

QUELLES SONT VOS PERSPECTIVES POUR 2022 ET LES<br />

ANNÉES À VENIR ? COMMENT COMPTEZ-VOUS ADAPTER<br />

VOS ACTIVITÉS LIÉES AUX ESSAIS ?<br />

En matière d’évolution de nos métiers, nous pouvons dire que<br />

depuis plusieurs années les solutions progressent vers toujours<br />

plus de numérisation. Celle-ci s’accélère en même temps que le<br />

fonctionnement en réseau, à l’exemple du SCAF 1 et de son cloud<br />

de combat. Au sein de ce cloud, l’avion de combat nouvelle génération<br />

sera accompagné de remote carriers (des drones autonomes),<br />

connectés avec des avions de surveillance et des centres<br />

de commandement. Il en est de même pour le programme Scorpion<br />

qui comprend un ensemble de véhicules (Griffon, Serval,<br />

Jaguar…) collaborant à la fois pour mieux se protéger et pour<br />

mieux riposter face aux menaces.<br />

Raphaël : Dans ce cadre, nos moyens de simulation et d’essais<br />

doivent s’adapter pour tester des comportements de bout<br />

en bout. Ceci implique un effort sur l’interopérabilité de nos<br />

moyens, effort d’autant plus nécessaire que les opérations se<br />

déroulent de plus en plus dans un cadre interarmées et « interalliés<br />

». Ce contexte conduit aussi à développer de plus en<br />

plus des essais hybrides où les systèmes réels sont immergés et<br />

stimulés par un environnement simulé, illustrant la synergie<br />

importante entre essais et simulations.<br />

Parmi les travaux en cours, nous travaillons actuellement à une<br />

expérimentation distribuée multi-milieux s’appuyant sur l’interopérabilité<br />

entre différents centres de la DGA.<br />

Ces premiers travaux appellent, dans les 5 prochaines années, à<br />

améliorer encore nos moyens pour gagner en efficacité et réactivité<br />

dans la mise en œuvre de ces expérimentations complexes.<br />

Des actions sont ainsi identifiées au niveau des services réseaux<br />

pour la connectivité, la sécurité et les performances. Un autre<br />

pan d’actions concerne l’adoption d’un approche moderne<br />

« MSaaS » (Modelling and Simulation as a Service). Ce paradigme,<br />

poussé par l’OTAN et intrinsèquement interopérable,<br />

s’appuie sur des technologies du cloud (virtualisation, clients<br />

légers) pour réduire drastiquement les cycles de mise au point. ●<br />

1. Système de combat aérien du futur<br />

Propos recueillis par Olivier Guillon<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I35


DOSSIER<br />

MÉTHODOLOGIE<br />

Les principes de la MBD<br />

au cœur de la maintenance prévisionnelle des<br />

équipements critiques embarqués sur les<br />

systèmes d’armes terrestres<br />

Deux fois récompensés en<br />

2021 (Trophée OrNormes<br />

et prix AAT), les travaux<br />

menés par Bruno Colin<br />

(Nexter) et Pascal Lelan<br />

(DGA-TT) sur la Méthode<br />

des blocs disjoints (MBD)<br />

visent à évaluer la durée<br />

de vie opérationnelle des<br />

systèmes en fonctionnement<br />

en environnement vibratoire<br />

et chocs.<br />

CONTEXTE ET ENJEUX<br />

Les industriels du secteur défense sont<br />

engagés depuis plusieurs années sur le<br />

coût de possession «TCO : Total Cost<br />

Ownership» des systèmes d’armes,<br />

correspondant au coût du cycle de<br />

vie de leur produit. Ce dernier prend<br />

en compte, outre le coût d’acquisition,<br />

les coûts directs et indirects<br />

de fonctionnement, de formation<br />

et de maintenance du produit, qu’il<br />

convient désormais de réduire efficacement,<br />

tout en garantissant l’accroissement<br />

des exigences de fiabilité et de<br />

disponibilité auxquels sont soumis<br />

les développements militaires. Ainsi<br />

pour s’inscrire dans ces objectifs de<br />

performances accrues, la politique de<br />

maintien en condition opérationnelle<br />

(MCO) des systèmes d’armes terrestres<br />

s’oriente favorablement vers une main-<br />

© xxx<br />

Bruno Colin<br />

Expert acoustique<br />

au sein du groupe<br />

Nexter<br />

tenance prévisionnelle (Figure 1), alors<br />

que cette dernière était traditionnellement<br />

régie et organisée autour des<br />

concepts de maintenance corrective,<br />

pour le milieu terrestre.<br />

Les nouveaux matériels terrestres<br />

(Griffon, Jaguar du programme Scorpion)<br />

sont beaucoup plus complexes<br />

que les générations précédentes.<br />

Figure 1 : Concepts de maintenance<br />

(EN13306, Janvier 2018)<br />

Ils sont de ce fait dotés d’équipements<br />

électroniques sensibles, exposés<br />

de surcroît à des environnements<br />

d’usage incertain et très sévères. Pour<br />

des raisons évidentes de réduction<br />

de coûts d’acquisition des systèmes<br />

d’armes, ces équipements sensibles<br />

sont issus désormais du secteur civil<br />

et donc peu militarisés comme par le<br />

passé, nécessitant une modification<br />

profonde du MCO-Terrestre, qui est<br />

d’ailleurs une des priorités claires de<br />

la Loi de Programmation Militaire<br />

(LPM) 2019-2025. Cette réflexion<br />

conduit donc à repenser la répartition<br />

des rôles entre l’armée et l’industrie<br />

d’armement, en matière contractuelle<br />

de façon à mieux responsabiliser les<br />

acteurs de la maintenance par la mise<br />

en place de contrats plus globaux, et<br />

36 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

par l’application de méthodes émergentes,<br />

s’inscrivant dans le cadre de<br />

la numérisation des services.<br />

Passage de la maintenance corrective<br />

à la maintenance prévisionnelle<br />

La maintenance prévisionnelle est<br />

aujourd’hui très présente dans tous<br />

les secteurs industriels français et est<br />

au cœur de la maintenance du futur<br />

(4.0), grâce notamment à l’avènement<br />

de la transformation numérique, basée<br />

sur les techniques d’intelligence artificielle.<br />

Elle s’articule aujourd’hui autour<br />

des tâches fondamentales de la PHM<br />

(Pronostic and Health Management)<br />

définies par le modèle de Zio (Figure<br />

2), et dont les principes sont intégrés<br />

à la norme NF ISO 13374 de 2003 :<br />

Figure 2 : Concept de PHM (NF ISO 13374,<br />

2003)<br />

Ce processus clé de la maintenance<br />

prévisionnelle reste pourtant difficilement<br />

transposable dans le secteur<br />

de défense terrestre, compte tenu<br />

du contexte et des enjeux présentés<br />

précédemment. En effet, confrontés<br />

à l’intégration d’équipements COTS<br />

(Components-Off-the Shelf), imposés<br />

par son client, le systémier-intégrateur<br />

reste trop souvent confronté à<br />

l’impossibilité de :<br />

• surveiller et de diagnostiquer<br />

l’état fonctionnel et/ou structurel<br />

de l’équipement critique sans<br />

information complémentaire<br />

du fournisseur concernant la<br />

détection de signaux faibles ou<br />

de signatures caractéristiques<br />

d’un état de dégradation équipement,<br />

nécessitant une bonne<br />

connaissance des mécanismes<br />

de dégradation et de ses seuils<br />

acceptables,<br />

• pronostiquer l’état de santé courant<br />

de l’équipement critique,<br />

en estimant le potentiel restant<br />

(RUL : Remaining Useful Life),<br />

nécessitant l’apprentissage préalable<br />

de tous les états de dégradation<br />

possibles de l’équipement<br />

avant défaillance, dans des<br />

conditions d’utilisation et d’environnement<br />

variées et représentatives<br />

du domaine d’emploi<br />

associé au porteur terrestre sur<br />

lequel l’équipement critique est<br />

installé.<br />

Ainsi dans le secteur de la défense,<br />

la maintenance prévisionnelle, basée<br />

sur des stratégies classiques de types «<br />

modèles physiques » ou « data-driven<br />

» ne peut donc s’appliquer qu’à des<br />

équipements COTS :<br />

• avec Retex opérationnel important<br />

dès lors qu’ils sont issus<br />

d’un marché de masse, propre<br />

au secteur d’activité civil, et que<br />

l’on ne peut souvent pas intégrer<br />

sans action de réingénierie<br />

partielle, de manière à les adapter<br />

aux conditions d’emploi très<br />

spécifiques au secteur défense<br />

(tirs d’armes, agressions IED,<br />

impacts balistiques…)<br />

• sans Retex opérationnel, mais<br />

possédant une base de connaissances<br />

suffisante sur les mécanismes<br />

de dégradation, liés à<br />

leur conception et qui constituent<br />

à ce jour des données<br />

difficilement contractualisables<br />

dans un contexte de politique<br />

économique d’achat très<br />

contraint, au niveau du secteur<br />

défense.<br />

PHM HYBRIDE NEXTER, BASÉE<br />

SUR LES DONNÉES TECHNIQUES<br />

DU PROCESSUS DE QUALIFICATION<br />

DES ÉQUIPEMENTS CRITIQUES<br />

Pour contourner les difficultés rencontrées<br />

dans la mise en place des principes<br />

de la maintenance prévisionnelle<br />

évoquées précédemment, Nexter<br />

Systems s’est alors attaché à développer<br />

les tâches de surveillance,<br />

de diagnostic et de pronostic de sa<br />

PHM Hybride, en s’appuyant favorablement<br />

sur les données techniques<br />

acquises par ses fournisseurs, au titre<br />

du processus de qualification de leurs<br />

équipements critiques, décrit par la<br />

norme NF X50-144, contractualisée<br />

par notre client français dans le cadre<br />

de ses programmes d’armement.<br />

Déroulés autour d’essais en environnement<br />

mécanique et/ou climatique<br />

forfaitaires, voire personnalisés, ces<br />

derniers sont aujourd’hui réalisés en<br />

laboratoire, avec une surveillance<br />

systématique du fonctionnement<br />

de l’équipement sous « stress » par<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I37


DOSSIER<br />

le fournisseur, qui s’assure que les<br />

performances de toutes ses fonctions<br />

techniques restent bien à l’intérieur<br />

des tolérances requises et spécifiées<br />

par le systémier-intégrateur. En s’appuyant<br />

sur les marqueurs d’endommagement<br />

de type SRE (Spectre de<br />

Réponses Extrêmes) et SDF (Spectre<br />

de dommage par Fatigue) à risque<br />

de dépassement, calculés par l’approche<br />

MBD développée par Nexter<br />

Systems (NF X50-144-3), il est désormais<br />

possible d’évaluer par calcul les<br />

potentiels d’endommagement seuils<br />

que l’équipement critique se doit de<br />

ne pas dépasser en service pour éviter<br />

tout risque de dysfonctionnement :<br />

• fonctionnel, gouverné par une<br />

surveillance du SRE seuil (défaillance<br />

par dépassement d’une<br />

contrainte extrême au cours du<br />

profil d’emploi),<br />

• structurel, gouvernée par une<br />

surveillance du SDF seuil (défaillance<br />

par endommagement<br />

par fatigue au cours du profil<br />

d’emploi).<br />

Ces valeurs spectrales de SRE et de<br />

SDF seuils, construites à partir des<br />

plans de validation contractuels<br />

des fournisseurs sont de nature à<br />

permettre le monitoring d’équipements<br />

critiques non plus sur des<br />

données propres à la définition de<br />

l’équipement (car peu voire non disponibles),<br />

mais sur des données indirectes<br />

de mesures accélérométriques<br />

générées par le porteur, en situation<br />

opérationnelle que le systémier-intégrateur<br />

peut désormais acquérir<br />

sans difficulté pour nourrir sa PHM<br />

Hybride. La maintenance conditionnelle<br />

devient de fait accessible sur<br />

tout système d’armes terrestre, pour<br />

les équipements dont les mécanismes<br />

de dégradation sont favorablement<br />

corrélés aux agents d’environnement<br />

mécanique des situations d’emploi<br />

opérationnelles. Elle sous-tend néanmoins<br />

la mise en place de capteurs<br />

HUMS incluant les techniques calculatoires<br />

de la MBD proposées désormais<br />

« Pour passer de cette<br />

maintenance conditionnelle<br />

à une maintenance<br />

prévisionnelle, des efforts<br />

complémentaires ont été<br />

nécessaires. »<br />

par la norme NF X50-144-3 publiée<br />

en 2021.<br />

En revanche, pour passer de cette<br />

maintenance conditionnelle à une<br />

maintenance prévisionnelle (Figure<br />

1), des efforts complémentaires ont été<br />

nécessaires pour pouvoir extrapoler<br />

dans le temps les marqueurs d’endommagement<br />

courant de type SRE et SDF,<br />

en fonction d’une projection d’emploi<br />

décidée par les opérationnels en cours<br />

de mission. Cette tâche de pronostic<br />

du modèle de Zio implique en effet<br />

l’utilisation d’un modèle prédictif des<br />

marqueurs de type SRE et SDF, associés<br />

à l’état de santé de l’équipement<br />

monitoré. Cet état de santé prédictif<br />

nécessite donc de savoir :<br />

• classifier l’usage du produit sur<br />

lequel est intégré l’équipement<br />

critique. Cette classification est<br />

réalisée en s’appuyant sur les<br />

techniques de classification non<br />

supervisée K-means appliquées<br />

directement sur la mesure accélérométrique,<br />

acquise au travers<br />

d’un découpage en blocs de donnée,<br />

cohérent avec celui retenu<br />

par l’approche MBD associée<br />

aux marqueurs d’endommagement<br />

courant. Cette classification<br />

K-means est réalisée pour<br />

chaque bloc de donnée sur des<br />

descripteurs scalaires, calculables<br />

par des approches statistiques<br />

classiques (valeur RMS,<br />

Facteur de Crête FC, SKEW,<br />

Kurtosis, Facteur d’irrégularité<br />

FI…) et que l’on vient optimiser<br />

par une analyse de corrélation<br />

multidimensionnelle (Figure 3).<br />

• estimer le caractère probabiliste<br />

(statistique) des marqueurs<br />

d’endommagement retenus<br />

pour décrire l’état de santé de<br />

l’équipement critique, vis-à-vis<br />

d’un enchaînement chronologique<br />

de situations d’usage défini<br />

par le chef d’engin en cours<br />

de mission afin d’en garantir son<br />

succès ou par un responsable de<br />

gestion de flotte afin de proje-<br />

Figure 3 : Classification des usages par K-means<br />

38 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

Figure 4 : Jaguar (Scorpion) en Situation<br />

Tout-Terrain<br />

cette dernière corresponde néanmoins<br />

à une solution pérenne pour favoriser<br />

l’émergence d’une ligne de capteurs<br />

intelligents, calée sur les principes de<br />

la « PHM Hybride » exposés précédemment,<br />

en couvrant les besoins du<br />

secteur défense, en termes de dynamique<br />

capteur et de bande passante.<br />

ter les véhicules les plus fiables<br />

pour la mission du lendemain.<br />

Cette estimation est assurée par<br />

les fondements scientifiques<br />

de la MBD qui modélise le caractère<br />

statistique des données<br />

courantes de type SRE et SDF,<br />

en s’appuyant sur des techniques<br />

d’extrapolation statistique gouvernées<br />

respectivement par la<br />

Théorie des valeurs extrêmes<br />

(TVE) et le Théorème central<br />

limite (TCL).<br />

Ces principes ont été démontrés avec<br />

succès en ce qui concerne l’intégration<br />

d’équipements sensibles (munitions,<br />

boitiers électroniques et poste<br />

de communication…) associés aux<br />

programmes Scorpion (Figure 4) et<br />

VBCI Réno en cours de réalisation à<br />

Nexter Systems.<br />

ÉMERGENCE D’UNE TECHNOLOGIE<br />

DE CAPTEURS INTELLIGENTS<br />

DANS LE DOMAINE DU HUMS<br />

EQUIPEMENT<br />

La production massive de données,<br />

inhérente à cette démarche, et son<br />

traitement temps réel basés sur des<br />

approches calculatoires très gourmandes<br />

en temps de calcul, nécessitent<br />

la mise en place d’une architecture<br />

capteur très particulière. Grâce au<br />

progrès de miniaturisation des MEMS<br />

(Micro Electro Mechanical System) et<br />

à l’augmentation de la performance de<br />

leurs éléments sensibles, il semble que<br />

Par ailleurs, la possibilité de mettre en<br />

œuvre à terme de l’intelligence artificielle<br />

embarquée (edge AI) au sein de<br />

MEMS, avec une électronique basse<br />

consommation (hardware et firmware)<br />

est de nature à rendre cette technologie<br />

innovante accessible aux produits<br />

du secteur défense mais également à<br />

ceux du secteur civil (automobile et/ou<br />

ferroviaire, etc.), qui aura pour conséquence<br />

d’en réduire le coût d’acquisition.<br />

Cette technologie de capteurs intelligents<br />

risque à l’avenir de s’accélérer<br />

très vite avec l’avènement des<br />

puces neuromorphiques, intégrant<br />

des capacités d’auto-apprentissage,<br />

comme celles développées par Intel,<br />

dont les performances en vitesse de<br />

calcul permettront de réduire favorablement<br />

leur besoin en énergie,<br />

qui reste un des points critiques du<br />

monitoring de masse sur les systèmes<br />

d’armes terrestre ●<br />

Nota<br />

Ce travail sur les capteurs intelligents et<br />

la méthodologie « PHM Hybride » ont été<br />

récompensés par le Trophée OrNormes<br />

2021 (Catégorie Numérisation Maîtrisée),<br />

décerné par l’Afnor à la société Nexter<br />

Systems le 14 octobre 2021 (Musée des<br />

Arts forains, Paris 12 e ) et par le prix AAT<br />

2021 Ingénieur général Chanson le 26<br />

novembre 2021 (FID, Porte de Champerret,<br />

Paris 17 e )<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I39


DOSSIER<br />

RETOUR D'EXPÉRIENCE<br />

Effet de la bulle sous-marine sur les suspensions<br />

d’équipements embarqués sur bâtiments de surface<br />

et sous-marins<br />

Les spécifications de chocs de grenadage ne prennent jamais en compte l’effet de bulle qui<br />

suit le choc primaire. Cela peut avoir pour conséquence de sous-estimer les débattements<br />

des suspensions des équipements soumis à ces chocs. Et ce notamment dans le cas où il y a<br />

couplage entre une des fréquences d’excitation de la bulle et un des modes de suspension.<br />

Pour réduire les débattements des suspensions, une solution consiste à augmenter<br />

l’amortissement en employant des dispositifs amortisseurs non dépendant de la vitesse de<br />

déformation.<br />

SUSPENSIONS DES ÉQUPEMENTS À BORD DES<br />

BÂTIMENTS DE SURFACE ET SOUS-MARINS<br />

Les suspensions disposées entre le carlingage et les équipements<br />

sensibles, embarqués sur les navires de guerre, ont une<br />

double fonction :<br />

• Filtrer le choc de grenadage qui se produit à proximité<br />

du bâtiment de sorte que les accélérations dites « résiduelles<br />

» obtenues sur les équipements restent inférieures<br />

à une dizaine / quinzaine de g (g : accélération<br />

de la pesanteur)<br />

• Filtrer les vibrations générées par les machines tournantes<br />

et transmises à la coque<br />

Les 6 modes de suspension (il y a autant de modes que de degrés<br />

de liberté) sont généralement situées aux basses fréquences dans<br />

la bande [2 – 15 Hz]. Explosion sous-marine et action sur les<br />

structures d’un navire<br />

Une explosion sous-marine, produite par un grenadage, génère<br />

une onde de choc et une bulle de gaz qui remonte vers la surface<br />

en pulsant.<br />

Figure 1 – Explosion sous-marine<br />

De façon schématique, on représente sur la figure ci-après l’évolution<br />

de la pression enregistrée au cours du temps ainsi que<br />

l’évolution de la bulle de gaz.<br />

Figure 2 – Représentation schématique de l’évolution de la pression<br />

au cours du temps<br />

L’ONDE DE CHOC PRIMAIRE A UNE DURÉE GLOBALE DE<br />

QUELQUES DIZAINES DE MILLISECONDES. TANDIS QUE<br />

L’ONDE DE PRESSION SECONDAIRE DURE PLUSIEURS<br />

SECONDES.<br />

L’onde de choc, en heurtant le bordé d’un navire, met celui- ci<br />

en mouvement :<br />

• Localement, le bordé se déforme et s’enfonce<br />

• Globalement, le choc se transmet à travers la structure<br />

40 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

Figure 3 – Pression incidente et vitesse<br />

du navire et se propage à tout l’ensemble.<br />

La bulle a deux effets principaux sur les structures : elle engendre un violent flux<br />

d’eau dans son voisinage proche et elle oscille fortement en émettant des ondes de<br />

pression secondaire.<br />

L’expérience montre qu’il est commode et réaliste de décrire le mouvement de la<br />

structure, sous l’effet d’un choc sous- marin, par sa vitesse en fonction du temps.<br />

Celle-ci, pour un bordé rigide, pour lequel la période propre est très inférieure à la<br />

constante de temps de l’onde de choc, est directement proportionnelle à la pression.<br />

D’un point de vue réponse des structures, le flux et reflux des masses d’eau entourant<br />

la bulle est assimilable à un signal périodique trapézoïdal dont la fréquence fondamentale<br />

est de quelques Hz.<br />

On peut donc envisager la concordance des pulsations de la bulle avec celles propres<br />

aux suspensions des équipements.<br />

SPÉCIFICATIONS DE CHOCS PAR EXPLOSION SOUS-MARINE ET ACTION DE<br />

CELLES-CI SUR LES SUSPENSIONS DES ÉQUIPEMENTS<br />

La plupart des spécifications qui formalisent les chocs par explosions sous-marines,<br />

ne prend en compte que l’onde de choc primaire et éventuellement les effets de<br />

celle-ci sur les résonances de carlingage et/ou de passerelles (de l’ordre de 10/20 Hz).<br />

Le choc primaire est décrit par une variation de vitesse (de 1 à 10 m/s) sur une durée<br />

inférieure à une dizaine de millisecondes.<br />

Sur la figure qui suit, est représenté un choc primaire dont la variation de vitesse est<br />

de 10 m/s sur une durée de 1 ms.<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I41


DOSSIER<br />

Dans le cas où la fréquence propre de la suspension est égale à<br />

5 Hz, il en résulte une accélération résiduelle à peu près égale<br />

à 2.5 g<br />

Zone 2 dite à vitesse constante équipements, dont les<br />

fréquences propres sont situées dans la bande [80-280 Hz]<br />

subissent une déformation à la vitesse de 10.5 m/s<br />

Figure 4 – déplacement, vitesse et accélération d’un choc primaire<br />

de 10 m/s<br />

Le SRC (Spectre de Réponse au Choc) associé à ce choc, représenté<br />

en déplacement en fonction de la fréquence, est donné<br />

sur la figure suivante :<br />

Zone 3 dite à accélération constante : les équipements,<br />

dont les fréquences propres sont supérieures à 280 Hz subissent<br />

une accélération de 1 850 g. Ainsi un équipement rigide, fixé<br />

rigidement sur le carlingage, voit des efforts aux liaisons d’une<br />

valeur égale à environ 2 000 fois son poids propre ! C’est une<br />

des raisons pour laquelle, selon la classe et la sensibilité de<br />

l’équipement, on préférera monter les équipements sur suspensions<br />

élastiques.<br />

PRISE EN COMPTE DE L’EFFET DE LA BULLE SUR LES<br />

SUSPENSIONS DES ÉQUIPEMENTS<br />

Sur la figure qui suit, est représenté un choc primaire avec effet<br />

de bulle. Le déplacement maximal n’est plus de 26 mm mais de<br />

200 mm porté par une sinusoïde amortie non linéaire.<br />

Figure 5 – SRC en déplacement (5 % de l’amortissement critique)<br />

L’interprétation de ce SRC se fait de la façon suivante :<br />

Zone 1 dite à déplacement constant les équipements dont<br />

les fréquences propres sont inférieures à 80 Hz, soumis au choc<br />

primaire décrit ci-dessus, subissent une déformation de 24 mm<br />

dans la direction du choc. Cela signifie que les équipements<br />

montés sur suspension, qui ont leurs 6 fréquences propres généralement<br />

comprises dans la bande [2-15 Hz], voient les plots<br />

et/ou amortisseurs se déformer de 24 mm. Et ce, en transmettant<br />

à l’équipement, dans la direction du choc, une accélération<br />

« résiduelle » réduite et égale à :<br />

Figure 6 – déplacement, vitesse et accélération d’un choc de 10 m/s<br />

avec effet de bulle<br />

L’intégrale de Fourier de l’accélérogramme, dans la bande [0-10<br />

Hz], est donnée sur la figure 7. Elle met en évidence un spectre<br />

harmonique avec deux pics principaux situés aux très basses<br />

fréquences : 1.45 et 2.9 Hz.<br />

Avec :<br />

Figure 7 – Représentation<br />

de Fourier de<br />

l’accélérogramme<br />

de choc avec effet de<br />

bulle<br />

42 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

Le SRC (Spectre de Réponse au Choc) associé à ce choc, représenté<br />

en déplacement en fonction de la fréquence, est donné<br />

sur la figure suivante.<br />

Il fait clairement apparaitre une amplification des déplacements<br />

dans la bande [0-10 Hz] qui correspond en partie au positionnement<br />

des fréquences de suspension.<br />

Dans le cas où un des 6 modes de suspension est calé à la<br />

fréquence de 2.7 Hz avec un amortissement représentant 5 %<br />

Référence<br />

Figure 8 – SRC en<br />

déplacement (5 %<br />

de l’amortissement<br />

critique)<br />

Thèse de doctorat en mécanique – Interaction fluide / structure :<br />

application aux exposions sous-marines en champs proche –<br />

Guillaume Barras 2012.<br />

de l’amortissement critique, le débattement de la suspension<br />

est égal à 82 mm. Ce qui représente une valeur plus de 3 fois<br />

supérieure à la valeur de 24 mm de déformation correspondant<br />

au choc primaire.<br />

SOLUTIONS POUR RÉDUIRE LES DÉBATTEMENTS<br />

Plusieurs solutions peuvent être envisagées :<br />

• Limiter ceux-ci par la mise en place de butées de fin de<br />

course. Avec pour conséquence une augmentation importante<br />

des accélérations résiduelles transmises aux<br />

équipements lors des impacts sur les butées<br />

• Augmenter les fréquences de suspension de façon à «<br />

sortir » les 6 modes de suspension de la bande [0-10 Hz].<br />

Avec pour conséquence une augmentation des accélérations<br />

résiduelles et une dégradation des performances au<br />

filtrage des vibrations<br />

• Augmenter significativement l’amortissement des suspensions<br />

jusqu’à 15 / 20 % de l’amortissement critique en<br />

privilégiant des dispositifs amortisseurs où la dissipation<br />

n’est pas dépendante de la vitesse de déformation.<br />

Cette dernière solution présente l’avantage de limiter les accélérations<br />

résiduelles transmises aux équipements à des valeurs<br />

qui restent inférieures à une quinzaine de g. ●<br />

Jean-Michel Courzereaux (Socitec France)<br />

PUBLI REPORTAGE<br />

Interface Concept<br />

exposera ses solutions<br />

sur le salon Eurosatory<br />

NOTRE CŒUR DE MÉTIER<br />

Interface Concept est une entreprise française spécialisée dans la<br />

conception et la fabrication de cartes et systèmes embarqués haute<br />

performance, dédiés aux applications industrielles, aéronautiques<br />

et militaires. La société commercialise des commutateurs 1, 10 et<br />

40 Gigabit Ethernet, des cartes processeurs et des cartes FPGA « sur<br />

étagère » (COTS), basés sur des standards industriels (3U/6U, VPX,<br />

cPCI, VME, FMC, XMC, PMC).<br />

NOS PRODUITS<br />

Interface Concept développe et<br />

fabrique l’ensemble des briques<br />

matérielles et logicielles nécessaires<br />

à la réalisation de calculateurs haute<br />

performance pour des applications<br />

temps réel : des frontaux analogiques<br />

à base de FPGA Xilinx, des cartes de<br />

traitement multiprocesseur (cartes<br />

CPU Intel et ARM), des cartes de communication à haut débit<br />

(commutateurs Ethernet). Ces cartes sont conçues pour des environnements<br />

durcis (choc, vibration, gamme de températures élevée).<br />

NOS SERVICES<br />

Nous modifions nos cartes électroniques selon les exigences des<br />

clients, et réalisons des cartes sur mesure. Nos ingénieurs assurent<br />

un support et une assistance technique de nos produits.<br />

NOS APPLICATIONS<br />

Militaires, aéronautiques, navales, industrielles (radar, guerre électronique,<br />

Intelligence Artificielle, Cyberdéfense).<br />

NOS RÉFÉRENCES<br />

Intégrateurs, grands groupes, équipementiers industriels et de Défense.<br />

Les produits d’Interface Concept sont déployés dans de nombreux<br />

programmes de Défense en France et à l’étranger, et sont distribués<br />

dans une vingtaine de pays.<br />

RETROUVEZ-NOUS SUR NOTRE STAND N°687<br />

HALL 6 ALLÉE F !<br />

Interface Concept 3, rue Félix Le Dantec 29000<br />

QUIMPER | Tel. +33 (0)2 98 57 30 30<br />

www.interfaceconcept.com<br />

Contact : Franck Lefèvre – Directeur commercial<br />

(flefevre@interfaceconcept.com)


PUBLI REPORTAGE<br />

METRAVIB<br />

Engineering, partenaire<br />

des industriels de la<br />

Défense<br />

Division du groupe ACOEM focalisée sur<br />

les prestations d’ingénierie en acoustique,<br />

vibrations et caractérisation des matériaux,<br />

Metravib est régulièrement consulté par<br />

les industriels de la Défense. De réels<br />

partenariats se sont noués pour traiter les<br />

problématiques de bruit, de vibrations et de<br />

fiabilité de structures.<br />

Jaguar<br />

©Nexter-Arquus-Thales<br />

Initialement engagé aux côtés de la DGA sur le programme<br />

de discrétion acoustique des SNLE, Metravib a su diversifier<br />

ses compétences au bénéfice de multiples secteurs industriels,<br />

accompagnant ses clients durant les différents stades<br />

du cycle de vie d’un équipement (conception, réalisation, tests et<br />

validation). Voici un aperçu du type de prestations réalisées par<br />

nos équipes sue les véhicules militaires.<br />

RÉDUIRE LES VIBRATIONS, AMÉLIORER L’ACOUSTIQUE<br />

HABITACLE<br />

Le premier exemple concerne une problématique de niveau sonore<br />

dans l’habitacle d’un véhicule blindé léger. Metravib a procédé<br />

à une instrumentation fine du véhicule (microphones, accéléromètres,<br />

capteurs à fil, jauges de contraintes…) pour réaliser<br />

des mesures en conditions opérationnelles. Leur exploitation a<br />

permis la mise en évidence d’un élément de la structure entrant<br />

en résonance, car mécaniquement lié à la source d’excitation principale.<br />

La mise en œuvre d’une modification adaptée conduit à<br />

la suppression d’une excitation de mode propre de la structure,<br />

résolvant le problème.<br />

Classification des usages Véhicule par<br />

mesure indirecte (capteur virtuel)<br />

Parfois, une simple variation de masse et/ou de raideur produit l’effet<br />

escompté. Mais le plus souvent, une étude plus complète doit<br />

être menée pour dimensionner par calcul la solution proposée,<br />

ensuite validée sur le terrain.<br />

AMÉLIORER LA FIABILITÉ DES ÉQUIPEMENTS<br />

La maîtrise des vibrations joue également un rôle essentiel sur<br />

la longévité des structures fortement sollicitées (notamment les<br />

suspensions de train avant/arrière).<br />

Metravib, particulièrement impliqué sur cette thématique, propose<br />

une approche innovante de type HUMS (Health Usage Monitoring<br />

of Structures) pour adresser les questions posées par les industriels.<br />

Ainsi, une étude dédiée à l’analyse du comportement de la suspension<br />

a permis d’obtenir des résultats prometteurs, appuyés sur :<br />

• Des tests effectués sur des pistes représentant différentes<br />

conditions environnementales et un nombre important de<br />

données collectées pour appliquer une méthode d'apprentissage<br />

supervisé<br />

• Une méthodologie basée sur une approche physique du<br />

comportement dynamique de la suspension, débouchant<br />

sur des indicateurs pertinents<br />

• L’introduction de la notion de capteurs virtuels pour s’affranchir<br />

de la possible défaillance d’une instrumentation<br />

sur-sollicitée ; les mesures sont réalisées avec un nombre<br />

limité de capteurs (un seul situé à l’intérieur de l’habitacle !)<br />

L’approche HUMS proposée permet de construire un classifieur<br />

adapté aux suspensions, qui renseigne sur l’usage du véhicule,<br />

c’est-à-dire la sévérité des environnements rencontrés et le cumul<br />

de dommage sur les composants surveillés ●<br />

Site Web : www.metravib-design.com<br />

Email : daniel.vaucherdelacroix@acoem.com<br />

Tél. : 04 72 52 48 00<br />

44 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

MESURES D’ONDES<br />

Le point sur le contexte et les objectifs du projet SAM<br />

Face à la difficulté d’évaluer notre exposition aux ondes électromagnétiques et caractériser<br />

les performances de rayonnement des antennes, une nouvelle approche vise à combiner<br />

scanner vectoriel en champ proche et post-traitement électromagnétique. Objectif ? Obtenir à<br />

la fois le DAS (Débit d'absorption spécifique), le TRP (Total Radiated Power), le diagramme de<br />

rayonnement 3D dans des contextes complexes multi-émissions.<br />

Dans le domaine civil, les objets communicants<br />

ont vocation à être proches de l'homme<br />

(smartphones, montres connectées…) ou<br />

encore implantés dans le corps dans le cadre<br />

d’un protocole médical. Ceux-ci se connectent à un réseau<br />

(applications sans fil WBAN) ou à une station de base.<br />

Par ailleurs, un ensemble d’objets communicants (IoT)<br />

envahissants notre environnement domestique (maison,<br />

véhicule…) renforce l’environnement électromagnétique<br />

général.<br />

Dans le domaine militaire, cette tendance s’inscrit dans<br />

une démarche de modernisation des moyens équipant les<br />

forces. Celle-ci peut être réalisée à l’aide par exemple d’objets<br />

connectés mis en réseau IoT, qui seront utilisés pour<br />

le suivi du personnel, et plus généralement par la mise à<br />

jour des moyens existants par des équipements communicants<br />

intégrant une antenne haute fréquence.<br />

QUELS OBJECTIFS ?<br />

La sortie d’une nouvelle norme internationale validant le<br />

concept d’une nouvelle génération technologique de scanner<br />

vectoriel de mesure de DAS (IEC 62209-3) ouvre les<br />

perspectives d’applications industrielles et scientifiques<br />

jusqu’ici inenvisageables. À partir de moyens matériels et<br />

logiciels existants, SAM veut les faire évoluer pour produire<br />

un ensemble d’outils permettant aux industriels de réaliser<br />

une caractérisation électromagnétique rapide et complète<br />

d’objets et d’équipements communicants.<br />

D’une part, Art-Man, développé par ART-Fi, est un système<br />

de mesures de la phase et de l'amplitude du champ électromagnétique<br />

absorbé par des fluides simulant des tissus<br />

humains dans une plage de fréquences de 0,6 GHz à 6,0<br />

GHz. La partie supérieure du système est composée de<br />

trois mannequins remplis d'un simulant de tissu humain<br />

conforme aux normes de DAS. Les mannequins sont équipés<br />

de réseaux de capteurs vectoriels. Un balayage rapide<br />

(


DOSSIER<br />

environnement logiciel de simulation<br />

électromagnétique complet et intégré qui<br />

évalue les performances d'antennes installées<br />

sur des systèmes complexes et calcule<br />

le découplage entre antennes installées.<br />

AXS-AP repose sur une approche non<br />

intrusive de synthèse de modèles d’antennes<br />

à partir de nombreuses sources de<br />

caractérisations possibles d’antennes.s<br />

Présentation<br />

générale<br />

des partenaires<br />

ART-Fi, PME française de 36 personnes<br />

créée en 2010, a pour vocation de proposer<br />

des solutions expertes de mesures<br />

radiofréquences vectorielles en champs<br />

proches. L’approche consiste à soutenir<br />

l’innovation et la complexité des mesures<br />

électromagnétiques avec une technologie<br />

à fort potentiel, robuste, précise et ultra<br />

rapide.<br />

AxesSim est une PME strasbourgeoise<br />

fondée en 2007 (essaimage du groupe<br />

Thales), comptant actuellement douze<br />

personnes pour un revenu annuel d’environ<br />

1.2 M€. AxesSim conçoit et développe<br />

un ensemble d’outils de simulation<br />

électromagnétique fédérés au sein<br />

d’une plateforme (CuToo) permettant<br />

leur mise en œuvre industrielle et leur<br />

interopérabilité.<br />

Thales SIX GTS France est un groupe<br />

industriel français qui développe et<br />

intègre des équipements et sous-systèmes<br />

pour le compte des forces. A l’intérieur<br />

du groupe, le Département « Dissuasion<br />

et électromagnétisme stratégiques »<br />

(DES) est en charge de la qualification<br />

du durcissement électromagnétique des<br />

équipements. Dans le projet, DES mettra<br />

à profit ses connaissances des besoins<br />

des armées pour spécifier une liste<br />

d’équipements cibles du produit développé<br />

pour le Rapid. DES apportera par ailleurs<br />

son expérience concernant le prototypage<br />

et la qualification électromagnétique<br />

d’équipements communicants équipant<br />

les grands systèmes et/ou infrastructures<br />

militaires.<br />

Cette nouvelle approche de mesure du<br />

DAS basée sur l’utilisation d’un scanner<br />

vectoriel en champ proche sera associée à<br />

de nouvelles fonctions de post-traitements<br />

électromagnétiques (issues des fonctionnalités<br />

présentes dans AXS-AP) afin d’obtenir<br />

à partir des mêmes données brutes<br />

de mesures d’autres caractéristiques électromagnétiques<br />

de l’objet mesuré :<br />

• Une première étape permettra<br />

d’évaluer le DAS et les performances<br />

de rayonnement en champ lointain<br />

TRP (Total Radiated Power) et le<br />

diagramme de rayonnement 3D (dit<br />

« Diag3D »). L’accès à ces quantités,<br />

qui pour un concepteur d’équipement<br />

sont primordiales et antagonistes<br />

pour les performances de<br />

l’équipement, lui permettra d’affiner<br />

son « design » pour optimiser ces<br />

compromis de performances.<br />

• Une seconde étape du projet permettra<br />

d’accéder au concept de «<br />

Mesure augmentée ». La mesure<br />

augmentée consiste - au-delà des<br />

performances intrinsèques de l’équipement<br />

(DAS, TRP et Diag3D) - à<br />

évaluer les performances de l’équipement<br />

dans son environnement<br />

final. Le DAS cumulé sur un corps<br />

humain se présente comme une<br />

première application porteuse de<br />

ce nouveau concept pour répondre<br />

à un besoin que seule la simulation<br />

pouvait estimer difficilement avant<br />

cette approche proposée ici. D’autres<br />

applications potentielles telles que<br />

la connaissance de l’exposition humaine<br />

dans un véhicule connecté<br />

par exemple seront aussi accessibles.<br />

46 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


VIE DE L’ASTE<br />

CARACTÈRE INNOVANT DU PROJET<br />

Plusieurs innovations, tant sur le plan scientifique que<br />

sur le plan d’usage, sont apportées par le projet SAM. Les<br />

plus innovantes, ainsi que les retombées scientifiques et les<br />

verrous qui leurs sont associés, sont résumés ci-dessous :<br />

1. La mesure vectorielle du champ-proche électromagnétique<br />

induit dans un milieu simulant des tissus<br />

humains :<br />

• Art-Man étant le seul système capable de réaliser la<br />

mesure directe du champ électromagnétique sur le<br />

plan de ses capteurs vectoriels, il permet d’appliquer<br />

avec une approche rigoureuse la synthèse de sources<br />

dipolaires équivalentes. Cela en tenant compte de<br />

l’effet des interactions du dispositif rayonnant avec le<br />

milieu simulant du corps humain (e.g. la désadaptation<br />

d’impédance) pour parvenir à une synthèse du<br />

DAS cumulé et à une évaluation de l’implantation<br />

des antennes avec une précision accrue et une approche<br />

unique.<br />

• Le réseau de capteurs vectoriels est immergé dans<br />

le mannequin plan. Le milieu du mannequin plan<br />

simulant les tissus humains est à haut indice de réfraction<br />

et à forte absorption du champ E, il permettra<br />

une synthèse des sources dipolaires avec une très<br />

haute résolution spatiale.<br />

2. La mesure dans le domaine radiofréquence, avec sélectivité<br />

fréquentielle, du champ-proche EM.<br />

• Cette capabilité rend possible l’évaluation du DAS<br />

cumulé en une bande de fréquences d’analyse spécifique<br />

grâce à la somme vectorielle des champs<br />

électromagnétiques associés à chacun des transmetteurs<br />

qui potentiellement émettent à des bandes de<br />

fréquences se recouvrant partiellement ou complètement.<br />

3. Le calcul du modèle des sources dipolaires à partir de<br />

mesures poly-planaires (e.g. sur un parallélépipède)<br />

du champ-proche EM induit dans le mannequin simulant<br />

des tissus en considérant des distances de placement<br />

du transmetteur, face au mannequin, qui peuvent<br />

varier d’une face de mesure à une autre.<br />

• L’optimisation de la géométrie et de la taille de la surface<br />

fermée des mesures du champ EM offrent des<br />

degrés de liberté afin d’atteindre un compromis entre<br />

le niveau d’exposition et la performance de rayonnement.<br />

L’objectif étant d’accroître la précision du DAS<br />

« cumulé » et celle de la caractérisation des performances<br />

de rayonnement.<br />

4. Mesure de certification de conformité en DAS et en<br />

Diag3D sur une seule plateforme de mesure.<br />

APPLICATIONS CIVILES / MILITAIRES ET MARCHÉS<br />

VISÉS<br />

Les applications – qu’elles soient civiles ou militaires –<br />

relèvent de la même problématique. Dans un cas, le<br />

fantassin est doté de plus en plus d’équipements sans fils<br />

communicants pour diverses raisons opérationnelles, dans<br />

l’autre les civils ont de plus en plus d’usages d’équipements<br />

rayonnants à leur contact direct que ce soit dans leur habitat<br />

ou durant leur mobilité. Cette multiplicité des émetteurs<br />

à proximité du corps humain augmente son exposition<br />

aux ondes électromagnétiques. Les systèmes de mesures<br />

actuels sont incapables d’évaluer ce niveau d’exposition. La<br />

recombinaison des différentes sources d’émissions n’est pas<br />

faisable à ce jour. Une approche irréaliste pourrait consister<br />

à sommer toutes les valeurs de DAS de chaque équipement<br />

mais comme le champ maximum ne se trouve pas<br />

nécessairement aux mêmes endroits, cela perd de son sens.<br />

Le résultat serait une information catastrophiste là où, en<br />

réalité, il serait plus pertinent de connaître la valeur exacte<br />

pour décider des bonnes mesures à implémenter.<br />

La solution proposée dans ce projet consiste à mesurer<br />

chaque source de rayonnement en amont et à recombiner<br />

le champ vectoriel mesuré dans le corps humain par<br />

post traitement. Cette approche se trouve être la solution<br />

la plus efficace pour mesurer la valeur réelle de DAS «<br />

cumulé ». De plus, cette solution s’avère être un puissant<br />

outil pour améliorer le design des systèmes complexes en<br />

optimisant les antennes en vue de répondre à la fois aux<br />

deux contraintes contradictoires : maximiser l’efficacité de<br />

fonctionnement tout en minimisant l’exposition humaine.<br />

Les constructeurs d’équipements rayonnants civils ou militaires,<br />

les laboratoires de tests et de certification de ces<br />

équipements ainsi que les organismes de régulation sont<br />

les clients utilisateurs visés par ce projet ●<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°143 • décembre 2020 - janvier 2021 I47


PUBLI REPORTAGE<br />

Une expertise<br />

en physique des<br />

chocs et balistique<br />

terminale<br />

LE LABORATOIRE D’ESSAIS THIOT INGENIERIE<br />

L’entreprise THIOT INGENIERIE possède son propre laboratoire<br />

de Physique des Chocs. Elle réalise pour ses clients<br />

(défense, aéronautique, spatial, génie civil, etc.) des essais<br />

d’impacts, des essais hypervitesse (jusqu’à 10 km/s), des tests<br />

d’accélération, de caractérisation de matériaux et de certification,<br />

et participe également à de grands programmes de<br />

recherche.<br />

Sa force ? Être capable de fournir une prestation globale en<br />

Physique des Chocs, combinant essais en laboratoire et expertise<br />

en simulation numérique, afin d’accompagner ses clients<br />

dans le développement de ses produits.<br />

Les essais menés au laboratoire vont permettre d’observer les<br />

phénomènes d’impact à la nanoseconde près et de mesurer<br />

des déplacements de l’ordre du micromètre. Tout cela grâce à<br />

une instrumentation de pointe qui permet d’évaluer la résistance<br />

des matériaux pendant la faible durée d’un impact.<br />

THIOT INGENIERIE, c’est aussi une expertise de 15 ans<br />

dans la modélisation de phénomènes dynamiques et l’étude<br />

de dimensionnement de structures. Impact, perforation à très<br />

haute vitesse, crash, explosion… leur expertise couvre tous<br />

les types de chocs et de phénomènes accidentels. Les équipes<br />

THIOT INGENIERIE accompagnent leurs clients à chaque<br />

étape de vos développements, de la conception au dimensionnement,<br />

de la production à la certification.<br />

Essai de validation réalisé avec une balle 7.62 mm sur une protection du<br />

combattant céramique/composite et simulation numérique associée,<br />

lancée à 845 m/s.<br />

LA CRÉATION DE JUMEAUX NUMÉRIQUES<br />

Pour aborder les problèmes de tenue aux chocs et aux explosions<br />

des matériaux et des structures – qu’ils soient militaires,<br />

aéronautiques ou spatiaux – l’expérimentation a longtemps été<br />

privilégiée, surtout lorsque les moyens de calcul ne permettaient<br />

pas une anticipation fiable des phénomènes physiques<br />

observés. Mais les progrès réalisés dans les technologies de<br />

calcul ont tendance à orienter les études vers davantage de<br />

simulation numérique. Encore faut-il que les modèles de<br />

comportement et d’endommagement des matériaux soient<br />

à la hauteur de la précision souhaitée dans le résultat de ces<br />

calculs.<br />

C’est pour amener les simulations numériques à haut niveau<br />

de fiabilité que THIOT INGENIERIE élabore des jumeaux<br />

numériques des matériaux et structures sollicités en dynamique<br />

rapide, aux chocs et aux explosions.<br />

• Des essais en moindre quantité mais judicieusement dimensionnés<br />

pour extraire les informations nécessaires<br />

et indispensables pour une connaissance approfondie<br />

du comportement des matériaux utilisés.<br />

• Des simulations numériques effectuées avec un logiciel<br />

adapté à la nature des sollicitations et alimenté par des<br />

données matériaux fiables pour des résultats réalistes et<br />

fidèles aux expérimentations.<br />

• Une complémentarité expérience – simulation numérique<br />

assurée dans la même entreprise, pour des interactions<br />

efficientes et génératrices de modèles pertinents,<br />

robustes, et économiques.<br />

Découvrez l’ensemble des prestations proposées par THIOT<br />

INGENIERIE en physique des chocs et dynamique rapide<br />

pour l’étude des matériaux et structures sur le Salon EURO-<br />

SATORY 2022, du 13 au 17 juin, Hall 5A, stand G 752. ●<br />

EN SAVOIR PLUS > www.thiot-ingenierie.com


DOSSIER<br />

AVIS D’EXPERT<br />

Calcul quantique pour les applications dans<br />

l’aérospatial et la défense. État des lieux<br />

Les besoins en matière de simulation numérique – en particulier dans la défense – exigent des<br />

puissances de calculs toujours plus importants, menant à l’adoption de machines exascales<br />

particulièrement gourmandes en consommation. Dans ce contexte, Alain Refloch (Onera)<br />

revient dans cet article sur les différents défis que l’ordinateur quantique devra relever.<br />

Alain Refloch<br />

Alain Refloch chargé de mission Calcul<br />

Haute Performance, responsable de l’axe<br />

calcul quantique du laboratoire Qtech de<br />

l’Onera<br />

La simulation numérique est<br />

aujourd’hui omniprésente dans<br />

l’industrie, les grands industriels<br />

du monde aéronautique<br />

spatial et défense ont accès à des supercalculateurs<br />

soit en interne, en Cloud<br />

d’entreprise ou à travers des centres<br />

de calcul comme le CCRT. Les calculs<br />

réalisés sont loin d’être négligeables ;<br />

dans le domaine le plus consommateur<br />

qu’est la mécanique des fluides énergétique<br />

(domaine qui englobe l’aérodynamique<br />

et la combustion), on traite<br />

aujourd’hui couramment des maillages<br />

de 50 millions de cellules sur 2<br />

000 cœurs de calcul. Cependant, les<br />

besoins en puissance de calcul sont<br />

toujours plus importants (maillages<br />

plus fins pour plus de précisions, temps<br />

physique de simulation plus longs, plus<br />

de calculs pour explorer plus de paramètres<br />

et plus récemment plus de calcul<br />

pour nourrir des bases de données<br />

destinés à l’apprentissage de modèles<br />

dans l’approche Deep Learning).<br />

Néanmoins, l’augmentation de la puissance<br />

des processeurs stagne pour deux<br />

raisons. D’une part, il devient difficile<br />

d’augmenter la fréquence de processeurs<br />

car ceci a un impact direct sur<br />

la consommation électrique. D’autre<br />

part, les progrès technologiques ont<br />

conduit à réduire la finesse de gravure,<br />

impliquant d’augmenter le nombre de<br />

transistors sur une surface constante et<br />

donc la puissance de calcul potentiel…<br />

« potentiel » car accroître la puissance<br />

de calcul suppose aussi d’accroître l’accès<br />

à la mémoire, or si le nombre de<br />

cœurs de calcul n’a eu de cesse d’augmenter,<br />

le nombre de canaux mémoire<br />

n’évolue que très peu, provoquant un<br />

goulot d’étranglement.<br />

Disponibles à partir de 2024, les<br />

machines exascales affichent des<br />

consommations énergétiques de l’ordre<br />

de 20 Mw, ce qui représente en frais de<br />

fonctionnement annuels des dizaines de<br />

millions d’euros. Face à ces problèmes,<br />

l’ordinateur quantique apparait comme<br />

une technologie disruptive avec des<br />

promesses de gain exponentiel de puissance<br />

(mais seulement pour certains<br />

types de problèmes) avec une consommation<br />

électrique limitées à quelques<br />

dizaines de KWh.<br />

RAPPEL<br />

En calcul classique, on manipule des<br />

bits, états qui ne prennent que deux<br />

valeurs réelles : 0 et 1. C’est aussi le<br />

cas pour les qubits lorsqu’on fait la<br />

mesure de l’état mais pendant le calcul,<br />

la valeur du qubit (bit quantique) est<br />

représentée par un état |Ψ> , lequel<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I49


DOSSIER<br />

peut être représenté sur une sphère de<br />

rayon unité.<br />

|Ψ> = α|0> + β|1>, avec α et β nombres<br />

complexes et α 2 + β 2 =1 et une probabilité<br />

respective α 2 ou β 2 d’obtenir 0 ou 1<br />

Un calcul quantique est donc probabiliste<br />

et nécessitera d’être reproduit un<br />

certain nombre de fois pour définir une<br />

distribution de la solution. Avec seulement<br />

n qubits, on peut représenter 2n<br />

états, rajouter 1 qubit à son système<br />

permet de multiplier par 2 la puissance<br />

de calcul.<br />

LA TECHNOLOGIE<br />

Un grand nombre de technologies<br />

est susceptible de produire des états<br />

pouvant prendre comme valeur 0 ou 1<br />

lors de leurs mesures. Mais quelle sera<br />

la meilleure technologie ? Si la question<br />

est encore ouverte, c’est qu’elles<br />

ont toutes des points forts mais aussi<br />

des points faibles. L’utilisation de qubits<br />

supraconducteur implique la production<br />

industrielle de ces qubits et donc<br />

potentiellement un coût de fabrication<br />

de l’élément de base et des problèmes de<br />

fiabilité d’un qubit à l’autre, ce qui n’est<br />

pas le cas si le qubit est à base d’atomes,<br />

d’ions ou de photons, ces ingrédients<br />

étant disponibles naturellement.<br />

Disposer de qubits est une chose mais<br />

les manipuler et les associer entre eux<br />

en est une autre. C’est donc un ensemble<br />

d’éléments à prendre en compte (temps<br />

de relaxation et de décohérence, fiabilité<br />

de lecture, rapidité des opérations,<br />

variabilité, nombre de qubits intriqués,<br />

passage à l’échelle – comment on<br />

arrive à augmenter le nombre de qubits<br />

sans perte de fiabilité et de flexibilité).<br />

Il est fort probable qu’en fonction du<br />

problème ciblé, plusieurs technologies<br />

spécialisées soient présentes sur<br />

le marché. Notons qu’il existe sur le<br />

plateau de Saclay un vivier de start-up<br />

de tout premier plan (telles qu’Alice et<br />

Bob, C12, Quandela, Pasqal).<br />

LA PROGRAMMATION<br />

Comme le calcul classique, un calcul<br />

quantique universel se programme sous<br />

forme de porte. On a essayé de regrouper<br />

dans la figure ci-dessous la problématique<br />

:<br />

Les lignes noires représentent les qubits<br />

(ici 4) ; le circuit pourrait représenter<br />

une addition. On fait la somme de deux<br />

entiers valant respectivement 1 et 2 (en<br />

représentation binaire avec deux bits,<br />

on peut représenter 22 valeurs (0=00,<br />

01=1, 10=2 et 3=11)) ; ainsi a1 et a2<br />

seraient utilisés pour coder a et b1, b2<br />

pour coder b. En sortie, la somme étant<br />

3, elle peut être aussi codée sur 2 bits.<br />

On aurait pour la partie mesure, représentée<br />

par les 2 petits ampèremètres<br />

comme mesure 1 et 1 (soit 11 en binaire<br />

=3)). Les portes vertes Ri sont des rotations<br />

et le rond noir désigne des portes<br />

contrôlées (si le 1 er bit de contrôle est<br />

à |0> , on ne fait rien ; s’il est à |1> , on<br />

applique la porte). Les boites orange<br />

sont des portes à deux entrées (deux<br />

qubits) ; ici, QFT veut dire que l’on<br />

applique une Transformée de Fourier<br />

Quantique.<br />

Il faut garder à l’esprit qu’un ordinateur<br />

quantique a besoin d’un algorithme<br />

quantique pour donner un gain ; reproduire<br />

un algorithme classique brute de<br />

force sur un ordinateur quantique n’a<br />

pas de sens. En raison des contraintes<br />

(nombre de qubits disponible et cohérences<br />

du système), le jeu consiste à<br />

trouver l’algorithme qui demande le<br />

moins de qubits et le moins de portes.<br />

Il existe aujourd’hui des start-up qui<br />

travaillent sur l’algorithmique quantique<br />

(par exemple ColibriTD).<br />

OÙ EN EST-ON ?<br />

On peut commencer dès aujourd’hui<br />

à prendre le sujet en main à travers<br />

des simulateurs, soit lié à un hardware<br />

propriétaire comme Perceval<br />

pour Quandela ou la QLM d’Atos qui<br />

est agnostique hardware et qui permet<br />

d’optimiser son circuit ; celui-ci représente<br />

un algorithme et permet de tester<br />

sa robustesse en simulant le bruit.<br />

Si un calcul classique n’est pas limité en<br />

temps (mises à part des contraintes de<br />

production de la machine), un calcul<br />

quantique doit se faire dans un temps<br />

très court, le temps où le système quantique<br />

est cohérent. Le problème de<br />

correction des erreurs est un problème<br />

difficile à traiter en quantique. Cette<br />

problématique des erreurs a conduit<br />

à définir deux grandes périodes dans<br />

l’évolution du calcul quantique. D’une<br />

part, la période NISQ (Noisy Intermediate-Scale<br />

Quantum), où nous nous<br />

trouvons ; elle consiste à rechercher des<br />

problèmes qui pourraient être résolus<br />

avec un avantage par rapport à l’ordinateur<br />

classique en utilisant un nombre<br />

de qubits bruités limités (~100). D’autre<br />

part, la période LSQ (Large Scale Quantum)<br />

qui permettra de traiter des<br />

problèmes plus industriels (après 2030)<br />

50 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

où les algorithmes manipuleront des<br />

qubits logiques (qubits sans erreurs)<br />

qui utiliseront un très grand nombre de<br />

qubits physiques pour réaliser le calcul.<br />

Un ordinateur quantique, c’est un<br />

ordinateur. On pense donc à ses deux<br />

composants que sont la partie calcul,<br />

le CPU et la mémoire RAM. Dans le<br />

cas d’un ordinateur quantique, on parle<br />

de QPU et de QRAM ; cependant, les<br />

travaux sur les mémoires quantiques<br />

sont bien moins avancés que la partie<br />

calcul. Autrement dit, il n’existe pas à<br />

ce jour de mémoire quantique. C’est<br />

l’une des raisons pour laquelle on parle<br />

actuellement d’accélérateur quantique<br />

et non plus d’ordinateur quantique (à<br />

l’image des accélérateur GPU dans le<br />

calcul classique). De même, on parle<br />

de calcul hybride, à savoir une partie<br />

du calcul se faisant sur un ordinateur<br />

classique et une partie sur l’accélérateur<br />

quantique. Lorsque l’on parle<br />

d’ordinateur classique, on sous-entend<br />

malgré tout un super calculateur (le<br />

traitement d’un problème mettant en<br />

œuvre 50 qubits, représente 250 états<br />

qui demanderaient pour être stocké<br />

presque 1 Poctets).<br />

L’ÉCOSYSTÈME<br />

L’écosystème est favorable. Les financements<br />

au niveau national sont disponibles<br />

à travers le plan quantique<br />

annoncé par le Président de la République<br />

en janvier 2021, mais qui était<br />

plus que nécessaire en raison de la forte<br />

compétition internationale ; il existe<br />

en effet un plan quantique allemand ;<br />

aussi, la Chine et les États-Unis mènent<br />

des investissements colossaux dans le<br />

domaine. Pour ces derniers, les investissements<br />

sont aussi largement portés<br />

par le privé (Google par exemple). La<br />

région Île-de-France est très active dans<br />

le domaine du calcul quantique où il<br />

existe des projets Pack IdF sur le sujet<br />

et un DIM (Domaine d'intérêt majeur)<br />

QuantIP.<br />

Le sujet de la suprématie quantique<br />

fait toujours l’objet d’annonce et de<br />

contre-annonce (Google/IBM) en<br />

raison des enjeux financiers, mais ce qui<br />

importe vraiment aux utilisateurs, c’est<br />

d’effectuer un calcul utile apportant un<br />

plus : faire un calcul en un temps identique<br />

mais avec un gain financier sur le<br />

coût de calcul, obtenir une solution qui<br />

n’est pas la meilleure en absolue mais<br />

meilleure que celle de la concurrence.<br />

LES APPLICATIONS<br />

Il existe un ensemble d’algorithmes<br />

quantiques ayant des débouchés<br />

dans un grand nombre de domaines :<br />

recherche de chemin optimal, marche<br />

quantique, algèbre linéaire, moindre<br />

carré… Pour le domaine aéronautique<br />

spatial et défense (en dehors de<br />

la cryptographie qui est un sujet à part<br />

entière), il existe de nombreux sujets<br />

où un gain est attendu : le traitement<br />

des données (au bémol près du passage<br />

de données du monde « réel » en état<br />

quantique), la détection d’anomalies,<br />

la prise de décision, la planification de<br />

missions (rover…), l’optimisation pour<br />

le calcul haute performance classique<br />

(placement de tâches, partitionnement<br />

de maillage), processus de vérification/validation,<br />

placement optimum<br />

de capteurs, radars, satellites, management<br />

du trafic aérien (avions, drones,<br />

satellites…), prédiction et génération de<br />

nouveaux polymères, application pour<br />

la robotique (diagnostique, perception…).<br />

Les sujets aujourd’hui traités par<br />

l’IA sont de bons candidats au calcul<br />

quantique (système de recommandation,<br />

traitement d’images, réseaux de<br />

neurones, apprentissage par renforcement,<br />

télédétection, …). À court terme,<br />

le gain attendu se porte plutôt sur les<br />

problèmes d’optimisation combinatoire.<br />

Mais plus un sujet est consommateur de<br />

ressources, plus le gain du calcul quantique<br />

sera important… et c’est bien ce<br />

qui motive les recherches autour de la<br />

résolution des équations différentiels<br />

(CFD, Combustion).<br />

CONCLUSION<br />

L’aventure du calcul quantique en est<br />

à ses débuts, et le chantier est de taille,<br />

développement technologique sur les<br />

qubits, sur la QRAM, informatique au<br />

sens création de langage plus adapté à<br />

la programmation quantique, optimisation<br />

des circuits pour en réduire la<br />

profondeur, et bien entendu le développement<br />

de l’algorithmique quantique ●<br />

Alain Refloch (Onera)<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I51


DOSSIER<br />

ENTRETIEN<br />

Quand les<br />

technologies<br />

quantiques s’ouvrent<br />

aux applications de<br />

défense…<br />

En février dernier l'Onera inaugurait<br />

QTech, un laboratoire destiné à fédérer<br />

et développer les activités du centre<br />

de recherche autour des technologies<br />

quantiques pour des applications dans les<br />

domaines de l'aéronautique, le spatial et,<br />

naturellement, celui de la défense. Le point<br />

avec son directeur, Sylvain Schwartz.<br />

AVANT TOUT, QUELLE PLACE OCCUPENT LES<br />

TECHNOLOGIES QUANTIQUES ?<br />

Sylvain Schwartz<br />

On parle ici de la deuxième révolution quantique, la première<br />

remontant aux années 1960-70 et grâce à laquelle nous avons<br />

vu naître les semi-conducteurs ou encore le GPS... Avec cette<br />

deuxième révolution, il est désormais possible d'exploiter le<br />

contrôle des particules quantiques élémentaires et d’en tirer de<br />

nouvelles applications. Parmi elles, figure le calcul quantique<br />

avec lequel il est possible de résoudre certains calculs de manière<br />

plus efficaces que les ordinateurs. Il est également possible de<br />

multiplier les applications dans la sécurisation de l'information<br />

ou encore les capteurs ; dans ce dernier domaine, les technologies<br />

quantiques apportent un côté absolu à la mesure : en<br />

d'autres termes, on relie la mesure aux propriétés naturelles des<br />

atomes, à l'instar de l'horloge atomique.<br />

DE COMBIEN DE PERSONNES EST COMPOSÉ QTECH<br />

ET QUELS EN SONT LES AXES DE RECHERCHE ?<br />

Le laboratoire concerne une trentaine de permanents répartis<br />

sur trois sites de l'Onera : Palaiseau, Châtillon et Toulouse.<br />

Sylvain Schwartz<br />

Directeur de recherche au sein de l'Onera,<br />

centre de recherche français de référence<br />

dans les secteurs aéronautique, spatial et<br />

défense, Sylvain Schwartz (44 ans) dirige<br />

également le nouveau laboratoire QTech<br />

dédié aux technologies quantiques.<br />

Celui-ci s'articule autour de quatre axes : le calcul quantique, la<br />

communication, l’optronique quantique et les capteurs.<br />

IL SEMBLE QUE CE DOMAINE – CELUI DES<br />

CAPTEURS – BÉNÉFICIE DES AVANCÉES LES PLUS<br />

CONCRÈTES...<br />

Oui, en effet. Et Celles-ci se traduisent par exemple par le gravimètre<br />

à atomes froids, depuis vingt ans en développement<br />

chez l'Onera. Il s'agit d'un prototype embarqué : en somme,<br />

un capteur est transporté en avion ou à bord d'un bateau et<br />

a la particularité de fonctionner pendant que le transporteur<br />

se déplace.<br />

EN QUOI LA DÉFENSE – ET NOTAMMENT LA DGA QUI<br />

A DÉJÀ FAIT L'ACQUISITION D'UN DE VOS SYSTÈMES<br />

– EST-ELLE INTÉRESSÉE PAR LE GRAVIMÈTRE ?<br />

Cet équipement peut servir à différentes opérations. Il permet<br />

de mesurer le champ de gravité c'est-à-dire la force qu'exercent<br />

les masses environnantes (terrestres, soleil, lune et le reste de<br />

l'univers) sur nous, et ce de façon très précise !<br />

Outre les applications géophysique (le gravimètre pourrait être<br />

embarqué dans un satellite afin de mesurer la répartition du<br />

champs de pesanteur afin d’étudier par exemple les masses d'eau<br />

52 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER<br />

pub iot mtom 90X274 N°2232.qxp_Mise en page 1 02/05/2022 09:57 Page 1<br />

EXPOSITION - TABLES RONDES<br />

ATELIERS - RENDEZ-VOUS BUSINESS<br />

dans les nappes phréatiques), il permet pour la défense de faire<br />

de la naviga-tion par corrélation de terrain. Typiquement, la<br />

navigation inertielle (permettant de savoir où l'on se situe sans<br />

recourir à la géolocalisation basée sur le GPS) repose sur trois<br />

gyro-mètres et trois accéléromètres ; le problème est que les<br />

capteurs peuvent dériver et rendre la mesure imprécise. Avec<br />

ce gravimètre, on pourrait corréler le signal par rapport à la<br />

réali-té du terrain (comme des reliefs, une chaîne de montagne<br />

etc.). Il donne donc la possibilité de recaler la centrale inertielle.<br />

Aussi, ce capteur est passif et n'émet aucun signal (contrairement<br />

aux sonars qui envoient des ondes). À plus long terme,<br />

nous travaillons également sur la possibilité de mesurer des<br />

rotations et des accélérations pour réaliser une centrale inertielle<br />

avec des atomes froids, qui présenterait moins de dérives<br />

que les centrales actuelles.<br />

QUELLES AUTRES APPLICATIONS DES<br />

TECHNOLOGIES QUANTIQUES PEUVENT À TERME<br />

INTÉRESSER LA DÉ-FENSE ?<br />

Une autre application des capteurs quantiques pourrait consister<br />

à utiliser des atomes, dans des états particuliers appelés états<br />

de Rydberg, pour détecter des signaux électromagné-tiques et<br />

remplacer les antennes conventionnelles. En matière de communications,<br />

la cryp-tographie quantique pourrait permettre de<br />

garantir une sécurité inconditionnelle en en-voyant le signal<br />

photon par photon. Enfin, l'optique quantique n'est pas en reste<br />

puisqu'il pourrait être possible d'utiliser des sources de lumière<br />

quantique afin d'améliorer des dis-positifs optroniques (comme<br />

les lidars, radars ou encore l'imagerie laser).<br />

#MtoM / IIoT #Embedded<br />

#Objets connectés<br />

#Réseaux (pan, Lan, LPWAN, 5G, …)<br />

#Plateformes<br />

#DATA (Edge Computing, Big Data, IA…)<br />

#Cybersécurité<br />

Bilan 2021<br />

3 984 visiteurs uniques •100 conférences,<br />

tables rondes et ateliers pratiques • Plus<br />

de 80 exposants, partenaires et sponsors<br />

200 Rendez-vous Business programmés<br />

entre exposants et visiteurs porteurs de<br />

projet.<br />

29 et 30 juin 2022<br />

PARIS EXPO<br />

PORTE DE VERSAILLES<br />

www.salon-iot-mtom.com<br />

Propos recueillis par Olivier Guillon<br />

@IoTWorldParis1<br />

@salonMtoM<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I53


Cycles<br />

Code<br />

Formation<br />

de Base<br />

ou Spécifique<br />

Intervenant et lieu<br />

Durée<br />

en jours<br />

Prix<br />

Adhérent<br />

ASTE HT<br />

Dates proposées<br />

Mécanique vibratoire<br />

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires<br />

(Niveau 1)<br />

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires<br />

(Niveau 2)<br />

MV1<br />

3 1 570 €<br />

B<br />

IUT du Limousin<br />

MV2 3 1 570 €<br />

05-07 avril<br />

et 06-08<br />

septembre<br />

12-14 avril<br />

et 13-15 septembre<br />

Application au domaine industriel MV3 B SOPEMEA (78) 3 1 570 €<br />

29-31 mars<br />

et 11-13 octobre<br />

Chocs mécaniques : mesures, spécifications, essais<br />

et analyses de risques<br />

MV4<br />

S<br />

Christian LALANNE<br />

(ou Etienne CAVRO) et<br />

Yvon MORI (78)<br />

2 1 570 € 22-23 novembre<br />

Traitement des signaux<br />

Traitement du signal avancé des signaux vibratoires TS S<br />

Analyse modale et Pilotage<br />

Pierre-Augustin GRIVELET et<br />

Bruno COLIN (78)<br />

3 1 570 € 27-29 septembre<br />

Pilotage des générateurs de vibration :<br />

principes utilisés et applications<br />

PV S SOPEMEA (78) 4 1 890 € 22-24 novembre<br />

Analyse modale expérimentale et<br />

Initiation aux calculs de structure et essais<br />

AM<br />

S<br />

SOPEMEA ou AIRBUS D&S<br />

(31)<br />

3 1 570 € 15-17 novembre<br />

Climatique<br />

Les fondamentaux des essais climatiques CL B SOPEMEA (78) 2 1 350 €<br />

01-02 juin<br />

et 29-30 novembre<br />

Personnalisation Environnement<br />

Prise en compte de l’environnement mécanique<br />

(norme NFX-50144-3)<br />

Principes de personnalisation de base<br />

P1<br />

S<br />

Bruno COLIN et Pascal LELAN<br />

(78)<br />

3 1 570 € 15-17 novembre<br />

Prise en compte de l’environnement mécanique<br />

(norme NFX-50144-3)<br />

Principes de personnalisation avancées<br />

P2<br />

S<br />

Bruno COLIN et Pascal LELAN<br />

(78)<br />

3 1570<br />

15-17 mars<br />

et 22-24 novembre<br />

Mesure<br />

Extensomètrie : collage de jauge, analyse des résultats<br />

et de leur qualité<br />

M1 S Raymond BUISSON (78) 3 1 570 €<br />

29 novembre -<br />

01 décembre<br />

Concevoir, réaliser, exploiter une campagne de mesures M2 B Pascal LELAN (78) 2 1 170 € 06-07 décembre<br />

Fiabilité et <strong>Essais</strong><br />

Les essais accélérés et aggravés E S Alaa CHATEAUNEF (78) 2 1 170 €<br />

29 novembre -<br />

01 décembre<br />

Thermométrie<br />

Thermométrie pour les essais vide thermique T1 S Alain BETTACCHIOLI (78) 1 900 € A définir<br />

Formations 2022


AGENDA<br />

SALON<br />

Du 13 au 17 juin 2022<br />

Eurosatory<br />

Salon leader mondial offrant des produits et services à destination des forces armées,<br />

des forces de sécurité, mais aussi pour les personnels de la sécurité civile, des<br />

douanes, de la sûreté et de la sécurité privée, Eurosatory fera son grand retour à<br />

la mi-juin à Villepinte.<br />

À Paris Nord-Villepinte<br />

www.eurosatory.com<br />

Les 14 et 15 juin 2022<br />

Forum Teratec<br />

Comme chaque année, et avec un retour en « présentiel », le Forum Teratec mettra à<br />

l’honneur l’excellence technologique française et européenne dans le calcul quantique.<br />

Par ailleurs, un atelier dédié au calcul quantique se tiendra le 15 juin et mettra en<br />

lumière sept technologies numériques du calcul quantique.<br />

À l’École Polytechnique (Palaiseau)<br />

www.teratec.eu/forum/<br />

Les 28 et 29 juin 2022<br />

Astelab<br />

L’Association pour le développement des sciences et techniques de l'environnement<br />

(ASTE) organisera les 28 et 29 juin prochains, en partenariat avec EDF R&D et<br />

Nafems, sur le site d’EDF Lab à Palaiseau un colloque sur le thème « <strong>Essais</strong> et<br />

Simulation » (plus d’informations en pages 20 et 21).<br />

À Palaiseau (Essonne)<br />

aste.asso.fr<br />

Abonnez-vous<br />

maintenant à<br />

ESSAIS & SIMULATIONS<br />

DÉSORMAIS DISPONIBLE<br />

SUR TOUS VOS SUPPORTS<br />

Le magazine papier<br />

Le kiosque digital<br />

Les 29 et 30 juin 2022<br />

IoT World – MtoM<br />

L’événement leader en Europe, IoT World – MtoM & Objets Connectés – Embedded<br />

revient cet été à Paris. Ce lieu unique pour rencontrer les acteurs et décideurs des<br />

marchés de l’IoT, du MtoM, de l’Embarqué, de la Data, du Cloud et de l’IA réunira<br />

200 exposants, 10 000 visiteurs et 4 000 auditeurs.<br />

Paris Expo - Porte de Versailles<br />

www.salon-iot-mtom.com<br />

Le 27 septembre 2022<br />

Journée technique ASTE<br />

En partenariat avec Ariane Group, l’ASTE organisera sur le site d’Issac une journée<br />

technique sur le « Développement de la vision dans le domaine des essais ». Des<br />

conférences porteront sur l’ensemble des mesures par vision chez Ariane Group et<br />

sur les mesures photogrammétriques sous vide thermique (Thales Alenia Space).<br />

Deux autres conférences restent à confirmer. Les participants pourront assister à<br />

la visite d’installations d’essais.<br />

À Saint-Médard-en-Jalles (Gironde)<br />

aste.asso.fr<br />

Le site web<br />

L’appli<br />

Téléchargez<br />

l’application<br />

MRJ Presse<br />

Retrouvez toutes les dates de<br />

manifestations sur :<br />

www.essais-simulations.com/agendas<br />

www.essais-simulations.com<br />

ESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022 I55<br />

ES_AUTOPROMO_05H.indd 1 02/10/2020 11:50


INDEX<br />

Au sommaire du prochain numéro :<br />

DOSSIER<br />

MESURES<br />

© BOSCH<br />

Spécial Automobile / Automotive<br />

Relever les défis des essais dans<br />

l’automobile en temps de crise.<br />

Spécial salon Mesures Solutions Expo<br />

Panorama de toute l’instrumentation nécessaire<br />

au technicien de mesure<br />

ESSAIS ET MODELISATION<br />

CONTRÔLE QUALITÉ<br />

© Marie SAS<br />

Spécial étalonnage : Bonnes pratiques<br />

et solutions pour étalonner les machines<br />

et équipements d’essai<br />

Outils et bonnes pratiques<br />

de CND pour assurer la<br />

qualité parfaite des pièces<br />

© ViscoTec<br />

Focus sur les moyens d’acquisition de<br />

données d’essais et de corrélation avec la simulation<br />

Liste des entreprises citées et index des annonceurs<br />

ACOEM (PUBLI-COMMUNIQUÉ) ................................. 44<br />

ACQUISYS-VTI INSTRUMENTS .......................... 15 et 18<br />

AEQUO (PUBLI-COMMUNIQUÉ)… .............................. 17<br />

AIRBUS DEFENSE AND SPACE .................................. 22<br />

ALLIANTECH ............................................................... 2,4<br />

ART-FI........................................................................... 45<br />

ASTE .....................................................6, 20, 33, 54 et 55<br />

ASTELAB ............................................................. 20 et 55<br />

AXESSIM ....................................................................... 45<br />

CEA ............................................................................... 25<br />

CETIAT ........................................................................ 6<br />

CETIM ............................................................................. 6<br />

CLIMATS (WEISS TECHNIK) ....................................... 27<br />

COMSOL ................................................ 2 E de couverture<br />

COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE (CFM) .....7 et 9<br />

DASSAULT AVIATION ..................................................... 6<br />

DB VIB ........................................................................... 19<br />

DGA ...................................................................... 34 et 56<br />

DJB INSTRUMENTS ..................................................... 13<br />

EIKOSIM ........................................................................ 41<br />

EUROSATORY ........................ 32, 55 et 3 E de couverture<br />

IMV CORPORATION ...................................................... 30<br />

INTERFACE CONCEPT (PUBLI-COMMUNIQUÉ) ........ 43<br />

IOT WORLD - M2M ............................................. 53 et 55<br />

M+P INTERNATIONAL ........................................ 11 et 22<br />

MAYR FRANCE ............................................................. 23<br />

MESURES SOLUTIONS EXPO ............................... 7 et 55<br />

MICRONORA ................................................................... 4<br />

NEXTER ......................................36 ET 4 E de couverture<br />

NJW SPECTRUM .......................................................... 29<br />

ONERA ................................................................. 49 et 52<br />

QTECH ........................................................................... 52<br />

SAFRAN AERO BOOSTERS ........................................... 6<br />

SOCITEC ....................................................................... 40<br />

TERATEC ...................................................................... 55<br />

THALES SIX GTS .......................................................... 45<br />

THIOT INGÉNIERIE (PUBLI-COMMUNIQUÉ) ............. 48<br />

VISION ENGINEERING ................................................. 12<br />

WIKA INSTRUMENTS .................................................... 9<br />

LE CHIFFRE À RETENIR<br />

23,5 Md€<br />

C’est le montant – astronomique – en milliard d’euros des<br />

commandes passées par la Direction générale de l’armement<br />

(DGA) à l’industrie en 2021, faisant de cette direction du ministère<br />

des Armées le premier investisseur de l’État français. Un montant<br />

par ailleurs en constante augmentation depuis plusieurs années<br />

et qui devrait voir une nouvelle hausse, eu égard à la guerre en<br />

Ukraine, premier conflit armé sur le Vieux Continent depuis les<br />

Balkans et la guerre du Kosovo en 1999, qui s’était étendue sur<br />

plus d’un an ! Espérons que ces budgets en hausse au sein des<br />

États européens aillent dans le sens de plus de coopérations<br />

et de technologies limitant le nombre de victimes…<br />

>> cf. « L’interview » en pages 34 et 35 du magazine<br />

Retrouvez nos anciens numéros sur :<br />

www.essais-simulations.com<br />

56 IESSAIS & SIMULATIONS • N°<strong>149</strong> • mai - juin - juillet 2022


LAND A N D A IRLAND D E FEN C E A N D S E CURI T Y EXHIBI T I O N<br />

13-17 JUNE 2022 / PARIS<br />

THE DEFENCE & SECURITY<br />

GLOBAL EVENT<br />

1,802<br />

exhibitors<br />

+14,7%<br />

from 63 countries<br />

65,9% of international<br />

65 startups at Eurosatory LAB<br />

98,721<br />

Total attendance<br />

(exhibitors, visitors,<br />

press, organisers)<br />

227<br />

Official delegations<br />

from 94 countries<br />

and 4 organisations<br />

(representing 760 delegates)<br />

696<br />

journalists<br />

from 44 countries<br />

75 Conferences<br />

2,102 Business meetings made<br />

2018 key figures

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!