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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

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DOSSIER 42 32

Spécial

Eurosatory

Les essais accélèrent

dans le domaine de

la défense

Mesures 7

Mesure mécanique et instruments de vision pour le

contrôle qualité

Essais et modélisation 20

À l’occasion d’Astelab 2022, les essais se

multiplient dans le domaine de la mécanique

149 • MAI - JUIN - JUILLET 2022 • 20 €


ÉDITORIAL

La défense, de nouveau une

priorité absolue ?

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

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

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

pour remettre la défense au coeur des enjeux de coopérations militaires.

Olivier Guillon

Rédacteur en chef

Depuis l’échec de la Communauté européenne de défense

(CED) en 1954, puis la décision de la France de se retirer

du commandement militaire intégré de l’Alliance de

l’Otan (pour finalement réintégrer l’Alliance en 2009), la

priorité a été donnée à davantage de coopération entre les

armées, ouvrant la voie à des programmes tels que le Scaf

(système aérien de combat du futur)… des programmes

que dont on aurait pu voir baisser voilure avec la crise du

Covid-19. Finalement, la crise ukrainienne semble plutôt

avoir les accélérés.

« Outre l’accélération

des programmes due

au contexte de tensions

géopolitiques, la grande

nouveauté réside dans

l’enchevêtrement et

l’interconnexion de

nombreuses technologies

et autant de domaines

d’essais »

Mais la grande nouveauté réside dans l’enchevêtrement

et l’interconnexion de nombreuses technologies et autant

de domaines d’essais concernant le matériel, les systèmes

embarqués, les technologies autonomes et à distance,

la communication sécurisée et autre technologies quantiques. Les métiers des essais,

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

monde plus pacifique.

Olivier Guillon

Envie de réagir ?

@EssaiSimulation

ÉDITEUR

MRJ Informatique

Le Trèfle

22, boulevard Gambetta

92130 Issy-les-Moulineaux

Tel : 01 84 19 38 10

Fax : 01 34 29 61 02

Direction :

Michaël Lévy

Directeur de publication :

Jérémie Roboh

Directeur des rédactions :

Olivier Guillon

o.guillon@mrj-corp.fr

COMMERCIALISATION

RÉALISATION

Publicité :

Conception graphique :

Patrick Barlier

Dolioz - Adeline Docquier

p.barlier@mrj-corp.fr

Impression :

Diffusion et Abonnements : DupliPrint

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

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

Emilie Bellenger

N°ISSN :

abonnement@ essais-simulations.com 1632 - 4153

Prix au numéro : 20€

N° CPPAP : 1021 T 94043

Abonnement 1 an France et à Dépôt légal : à parution

l’étranger, 4 numéros en version

Périodicité : Trimestrielle

numérique : 60 € TTC

Numéro : 149

Abonnement 1 an version

numérique + papier : 85 € TTC Date : mai - juin - juillet 2022

Règlement par chèque bancaire à

l’ordre de MRJ

RÉDACTION

Ont collaboré à ce numéro :

Mattias Aimé (CEA), Alexis Banvillet

(CEA), Bruno Colin (Nexter), Jean-

Michel Courzereaux (Socitec France),

Sarah Eagles (Vision Engineering),

Jérôme Lopez (CFM), Daniel Leroy

(ASTE), Miguel Marous (IMV France),

Alain Refloch (Onera), Lauryanne

Teulon (CFM).

Comité de rédaction :

Estelle Duflot (Réseau Mesure),

Didier Large (Nafems), Daniel

Leroy (ASTE), Jérôme Lopez (CFM),

Patrycja Perrin (ASTE)

PHOTO DE COUVERTURE :

IStock MR1805

Toute reproduction, totale ou partielle,

est soumise à l’accord préalable de la

société MRJ.

Partenaires du magazine

Essais & Simulations :

/Facebook.com/

EssaiSimulation

/@EssaiSimulation

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I1


SOMMAIRE

MESURES

SPÉCIAL DÉFENSE –

EUROSATORY 2022

28

32 - Eurosatory rouvre ses portes sur fond de guerre en Ukraine

34 - Vers plus d’essais hybrides et d’interopérabilité au sein de la DGA

pour des évaluations de « bout en bout »

36 - Les principes de la MBD au cœur de la maintenance prévisionnelle des équipements

critiques embarqués sur les systèmes d’armes terrestres

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

de surface et sous-marins

43 - Interface Concept exposera ses solutions sur le salon Eurosatory

44 - Metravib Engineering, partenaire des industriels de la Défense

45 - Le point sur le contexte et les objectifs du projet SAM

48 - Une expertise en physique des chocs et balistique terminale

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

52 - Quand les technologies quantiques s’ouvrent aux applications de défense…

ACTUALITÉS

6 Le Répertoire numérique au service des

laboratoires d’essais poursuit sa mue

6 - Un premier banc d’essais Safran Aero

Boosters reçoit l'extension d'agrément

aux activi-tés d'essais Leap-1A

6 - Dassault Aviation et le Cetim signent

un accord-cadre dans le contrôle de

pièces de grandes dimensions

6 - Pierre Claudel nouveau directeur

général du Cetiat

MESURES

7 Le point sur les Journées de la Mesure,

J’M 2023, en parallèle du salon Mesures

Solutions Expo

8 - Quand les instruments de mesure

entrent en production...

12 - Inspecter en stéréo 3D sans

compromettre les rapports dans le

contrôle qualité

17 - L’utilisation de plusieurs méthodes

d’estimation des incertitudes de

mesurage est-elle un choix ou une

obligation ?

18 - Une nouvelle solution de mesure pour

jauge de contrainte

ESSAI ET MODÉLISATION

20 - Astelab de retour à la fin juin chez

EDF Lab à Palaiseau

22 - Chargements multiaxiaux aléatoires –

Analyse et développement des outils

de synthèse

25 - Évaluer l’impact acoustique

d’équipements embarqués à bord

d’un engin spatial

30 - Quels moyens adopter pour simuler

les sollicitations lors du transport ?

©IMV Corporation

OUTILS

45 - Formations

55 - Agenda

Pierre Claudel ©Cetiat

©Vision Engineering

56 - Au sommaire du prochain numéro

56 - Index des annonceurs et des

entreprises citées

56 - Le chiffre à retenir

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022I3


NOS DOSSIERS EN UN CLIN D’OEIL

©Direction générale de l’armement

DOSSIER

Eurosatory ouvre ses portes sur

fond de guerre en Ukraine p. 32 à 53

Le grand rendez-vous de la défense, de la sécurité et de l’armement

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

L’occasion pour la revue Essais & Simulations de revenir sur un

secteur qui, malgré le contexte de conflits toujours bien présents

dans notre monde, ne connaît pas la crise. Qui plus est, la guerre

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

devenu urgent de s’armer davantage et de relancer voire d’accélérer

les programmes militaires ainsi que les campagnes d’essais et de

simulation. Le point dans ce dossier spécial de ce numéro avec,

notamment, le témoignage de deux ingénieurs (civil et militaire) de

la DGA.

MESURES

© Vision Engineering

Mesure mécanique et vision p. 7 à 19

Dans la mesure de pièces mécaniques, les pratiques sont multiples.

À l’occasion de ce dossier pleinement orienté mesure et contrôle

qualité, véritable virage pris par la revue Essais & Simulations

depuis le début de l’année, Jérôme Lopez, directeur technique du

Collège français de métrologie (CFM) Lauryanne Teulon, également

du CFM, reviennent sur les différentes techniques de mesure en

production, et plus précisément sur des pièces produites à partir

de la fabrication additive. Tous deux en ont également profité pour

d’ores et déjà annoncer les prochaines Journées de la Mesure,

organisées par le CFM, et qui se dérouleront à l’occasion du salon

Mesures Solutions Expo, en octobre prochain.

© DR

ESSAIS ET MODÉLISATION

Des essais de plus en plus poussés

dans le domaine de la mécanique

p. 20 à 31

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

d’EDF Lab, la rédaction d’Essais & Simulations a choisi de porter

son attention sur les essais dans le domaine de la mécanique,

avec plusieurs articles consacrés à la fois aux essais réalisés

dans le domaine du transport (aérien, terrestre ou naval) et

des multiples sollicitations en termes de vibrations subies par

les systèmes et les éléments embarqués à bord. Autre sujet,

le CEA met en avant dans ce numéro à l’impact provoqué par

les chargements multiaxiaux aléatoires sur l’endommagement

d’un système mécanique.

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I5


ACTUALITÉS

EN BREF

Un premier banc d’essais

Safran Aero Boosters reçoit

l'extension d'agrément aux

activités d'essais Leap-1A

Safran Aircraft Engines avait confié

à Safran Aero Boosters une nouvelle

activité sur le moteur CFM Leap: des

essais MRO des moteurs LEAP-1A

et LEAP-1B. Grâce à un subside de

la région Wallonne, les équipes du

centre d'essais de Liers et de Safran

Test Cells ont pu se mettre au travail

et entamer la rénovation des bancs

1 et 2. Après plus de deux ans de

travaux, le banc 1 est opérationnel et

peut désormais démarrer sa nouvelle

activité MRO avec grâce à l’extension

d’agrément ●

Dassault Aviation et le

Cetim signent un accordcadre

dans le contrôle

de pièces de grandes

dimensions

À l’occasion du salon JEC World,

Cetim - Centre d’expertise mécanique

français, labellisé Institut Carnot,

annonce avoir signé un accord-cadre

avec Dassault Aviation, portant sur la

réalisation d’éprouvettes en composites

et des contrôles par tomographie de

pièces de grandes dimensions pour

une durée de cinq ans ●

Pierre Claudel nouveau

directeur général du Cetiat

Pierre Claudel a été nommé en avril

dernier directeur général du Centre

technique des industries aérauliques

et thermiques (Cetiat). Il succède

ainsi à Bernard Brandon qui occupait

cette fonction depuis 2009. Pierre

Claudel souhaite poursuivre et

amplifier les actions initiées dans

le cadre du Contrat d'objectifs et de

performance 2020-2023 (COP) où le

Cetiat affiche des ambitions telles que

le développement des équipements

aérauliques et thermiques à impact

carbone réduit ●

OUTIL

Le Répertoire numérique au service

des laboratoires d’essais poursuit

sa mue

Plus que jamais, répertorier les capacités industrielles françaises

pour s’adapter à un environnement économique changeant, dans un

contexte géopolitique tendu, devient utile. Par ailleurs, l’information

digitalisée permet de développer un monde de nouveaux services

qui peuvent changer notre compétitivité nationale.

Daniel Leroy

L’ASTE a la fierté d’avoir été la

première association européenne

dans le domaine des

essais à avoir édité le répertoire

des moyens d’essais, avec un

impact fort et reconnu pour toutes les

parties prenantes (régulateur, grands

comptes, laboratoires d’essais, industriels

et fournisseurs de matériel).

Nous nous devions pour nos membres

de continuer à innover. Première

phase : sous la houlette de Joseph

Merlet (le « père » de Dynaworks),

l’équipe a transformé le répertoire

papier en catalogue en ligne, afin de

disposer d’une base de données. Phase

II (en cours) : grâce aux retours et

souhaits de nos membres, nous allons

faciliter l’accès à l’information en fonction

du profil des utilisateurs, améliorer

le référencement et internationaliser

le contenu (langues et contenus suivant

le pays d’origine). Phase III (à venir) :

avec la base de données constituée et

aux dernières possibilités techniques

(comme le metavers et l’IA), développer

l’offre de service de nos membres.

Les possibilités nouvelles sont remarquables

: faciliter la recherche intuitive

d’une solution, donner confiance dans

l’offre de service par une visite virtuelle

des moyens, recenser facilement les

moyens d’un grand compte, communiquer

efficacement sur le déroulement

d’un essai, simplifier les opérations de

chiffrage…

Je recommande fortement à nos

membres de participer à cette commission,

une belle aventure collective en

perspective. J’en profite pour remercier

le travail de nos seniors, sans qui

il serait difficile de mettre sur les rails

de tels projets ●

Daniel Leroy, président de l’ASTE

EN SAVOIR PLUS >

aste.asso.fr/le-repertoire/

6 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


MESURES

ÉVÉNEMENT

Retour des Journées de la Mesure, J’M 2023,

en parallèle du salon Mesures Solutions Expo

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

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

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

découvrir les exposants du salon.

Pour la première fois, ces

journées organisées par le

Collège Français de Métrologie

se dérouleront en

parallèle du salon Mesures Solutions

Expo organisé par le Réseau Mesure.

Ce salon, qui se tiendra à la Cité des

Congrès de Lyon, présentera l'exhaustivité

de l'offre de la mesure, du

monde de la recherche à celui de la

production, des solutions actuelles

aux perspectives futures.

Cet évément vise à présenter l'offre

de la mesure dans sa large diversité,

du monde de la recherche à celui

de la production, et des solutions

actuelles aux perspectives futures. Les

Journées de la Mesure s’y inscrivent

en proposant une construction originale

autour de tutoriels sur les bonnes

pratiques de la mesure et sur leurs

mises en application à travers des

ateliers de démonstration.

Différentes sessions seront organisées

au sujet de thématiques clés : fondamentaux,

dimensionnel, laboratoire

et température avec cette année un

focus particulier sur la chaîne de

mesure. Les ateliers sont sponsorisés

par plusieurs organisations.

Ces sujets concernent de nombreux

secteurs d’activités : la mécanique,

l’environnement, la biologie, l’industrie

plastique, l’agro-alimentaire...

ainsi que tous les intervenants de la

chaine de mesure et de production :

utilisateur de moyens de mesure, technicien, responsable métrologie, qualité ou

production, ingénieur...

METTRE EN AVANT DES TECHNOLOGIES CONCRÈTES D'INDUSTRIE 4.0 POUR

LA MESURE

Cette nouvelle édition des Journées de la Mesure a pour ambition d’aborder des sujets

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

d’importance dans ce contexte est l’utilisation de technologies novatrices comme

moyens métrologiques pour des secteurs en développement tels que la fabrication

additive.

Le programme détaillé des Journées de la Mesure est disponible sur le site du Collège

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

être interactif et à permettre au public d’échanger librement avec les experts présents

sur l’évènement ●

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

Les sponsors de l’atelier Mesures dimensionnelles sont le Cetim ,

Werth, Stil Marposs, Evolutia/Amrikart et Creaform/Ametek

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I7


MESURES

PERSPECTIVES

Quand les

instruments de

mesure entrent en

production...

© Accretech

L'innovation concerne tous les pans de la

mesure, comme en témoigne cet article

rédigé par Jérôme Lopez, directeur

technique du Collège français de métrologie

(CFM), et Lauryanne Teulon, également

du CFM, partenaire de la revue Essais &

Simulations. Illustration avec les mesures

dimensionnelles sur des pièces réalisées

par fabrication additive.

Mesurer est au cœur du processus de décision

de conformité des pièces et produits fabriqués

par une entreprise. Et le prérequis pour

prendre de bonnes décisions, c’est de réaliser

de bonnes mesures. C’est la responsabilité de la métrologie

et donc des métrologues qui l’appliquent de s’assurer

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

que les instruments sont en état de bien mesurer (dans leur

période d’étalonnage ou de vérification par exemple) mais

plus largement que l’ensemble du processus de mesure est

conforme : les facteurs d’influence qui impactent les mesures

doivent être contrôlés, les incertitudes de mesure maîtrisées,

les procédures bien à jour et adaptées, et en amont que le

choix des instruments utilisés est pertinent. Le métrologue

doit jouer un rôle en amont pour aider au choix en traduisant

le besoin fonctionnel en spécifications techniques et en intégrant

bien sûr les contraintes économiques, de planning, etc.

La fabrication additive intéresse de nombreux secteurs,

comme l’aéronautique, le biomédical ou la construction.

Cependant, le processus est encore difficilement contrôlable,

surtout dans le cas d’impressions métalliques ou céramiques

qui impliquent la maitrise de nombreux paramètres (vitesse

impression, choix de la matière première, méthodes…) ce

qui rend l’apparition de défauts (porosité, fissures, rugosité

de surface) difficiles à détecter.

Mesure à l'intérieur d'un bloc moteur

Les pièces réalisées par fabrication additive présentent

souvent des géométrie internes complexes, permettant l’allègement

des pièces tout en conservant de bonnes propriétés

mécaniques. Le contrôle de ces structures internes est

essentiel et des moyens de mesures doivent être adaptés. De

plus, la fabrication additive permet de réaliser facilement

des pièces avec des surfaces externes complexes. Il est là

encore très important de contrôler et numériser ces géométries

tridimensionnelles complexes afin de les comparer aux

modèles numériques et de détecter et quantifier les éventuels

écarts. Enfin, la fabrication additive de par la nature

du procédé et selon les types de matériaux employés (plastiques

ou métalliques), aboutit à des pièces dont les états

de surface présentent des rugosités plus ou moins importantes

nécessitant parfois de retoucher les pièces pour les

réduire. Mesurer les états de surface après fabrication et

après retouche est donc essentiel.

Quel que soit le besoin, on devra trouver le moyen de

mesure adapté à ce besoin en intégrant les contraintes économiques,

de temps, de main d’œuvre. De nouvelles méthodes

et processus métrologiques doivent être mis en place pour

s’adapter à ces technologies de fabrication avancées, impliquant

des formes complexes, des états de surface particuliers

et des besoins en réduction d’échelle.

8 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


MESURES

LA TOMOGRAPHIE

Par exemple, pour le contrôle des volumes intérieurs, la

tomographie par RX est aujourd’hui le moyen incontournable.

La tomographie par rayons X se positionne comme

une technologie de choix face à ces enjeux. En effet, cette

technique non destructive permet de faire de la numérisation

3D totale de pièces afin d’identifier d’éventuels défauts

à petite échelle et de réaliser des mesures dimensionnelles.

Les contrôles de cotes sont notamment permis par des

mesures de dimensions, de concentricité, de forme, et de

cylindricité. Il est ainsi possible de valider la géométrie

d’une pièce, sa conformité et les tolérances de position telles

que le parallélisme ou la perpendicularité. La tomographie

par rayons X permet de fait de réaliser un suivi métrologique

de pièce sur tout son cycle de vie depuis la phase de

prototypage jusqu’à la mise en service à grande échelle.

L’utilisation de la tomographie par rayons X pour l’analyse

métrologique de pièces obtenues par fabrication additive

permet d’accéder à des caractéristiques internes, difficilement

accessibles par les méthodes traditionnelles, ce qui

revêt tout son intérêt dans l’étude de géométries complexes,

présentant potentiellement des défauts.

« La tomographie rayons X peut être à ce jour l’outil idéal

pour la métrologie dimensionnelle sur les pièces techniques de

fabrication additive. L’acquisition totale des géométries réalisées

aussi bien pour les surfaces extérieures que les surfaces

intérieures, permet en effet de caractériser dimensionnellement

très rapidement les pièces réalisées. Il est possible d’évaluer

les pièces alors vis-à-vis de la CAO mais aussi de pièces

à pièces lors de série. » Citation de Bruno Vetticoz, directeur

général de Werth.

SERVICES

D’ÉTALONNAGE

“Accordez“

vos instruments

de mesure

LA NUMÉRISATION 3D

La mesure 3D est un processus dans lequel divers types

d'équipements obtiennent des données à partir d'objets

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ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I9

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MESURES

© Blum Novotest

Les scanners laser 3D haut de gamme génèrent des données

de qualité et offrent une vitesse, une résolution et une précision

excellentes. Les scanners laser 3D portables permettent

aux utilisateurs de scanner toutes sortes d'objets, où qu'ils

se trouvent (en laboratoire, en atelier ou sur le terrain).

LE CONTRÔLE D’ÉTAT DE SURFACE PAR MESURE

SANS CONTACT

physiques, comme leurs dimensions, leurs formes et leurs

couleurs, pour construire et analyser des modèles numériques

3D avec des nuages de points à haute densité ou des

maillages triangulaires. Un logiciel informatique est ensuite

utilisé pour nettoyer les données numérisées, combler les

trous, corriger les erreurs et améliorer la qualité globale des

données. Ces données sont exportées sous forme de fichier

STL ou converties en NURBS pour la modélisation CAO

3D. Les modèles 3D peuvent ensuite être utilisés pour la

rétro-ingénierie ou le contrôle qualité, archivés pour une

future référence numérique, recréés physiquement à l'aide

d'une imprimante 3D, inclus dans la documentation technique,

et bien plus encore.

Il existe deux principaux types de processus de mesure

3D : avec et sans contact. Les solutions de mesure 3D par

contact sondent des objets par contact physique, comme

les sondes de contact, les bras poly-articulés et certaines

machines de mesure tridimensionnelle (MMT). Les technologies

de mesure 3D sans contact, comme leur nom l'indique,

offrent un moyen d'obtenir des données 3D sans

toucher les objets. Ils comprennent des scanners laser 3D,

des scanners à lumière structurée, des solutions de photogrammétrie

et des scanners optiques CMM.

Les scanners 3D projettent un faisceau laser sur l'objet afin

qu'une caméra puisse enregistrer les déformations du faisceau

laser sur l'objet. La position du scanner dans l'espace

est déterminée en fonction de la technologie utilisée, comme

les bras articulés ou les laser trackers. Les scanners à base

de laser peuvent également s'appuyer sur des cibles de positionnement

(petits autocollants fournis avec le système qui

peuvent être placés directement sur la pièce) pour positionner

le scanner dans l'espace par rapport à la pièce à scanner.

Les mesures dimensionnelles sans contact ont pris un

essor important car elles permettent d’atteindre des performances

inégalées en termes de fréquence de mesure (kHz),

de résolution (sub-micron) avec des technologies qui sont

aujourd’hui démocratisées et qui ont fait leur preuve en

termes de robustesse et de reproductibilité. C’est le cas en

particulier de la technologie confocale chromatique qui

offre aussi la possibilité de mesurer la qualité des états de

surface et en particulier la rugosité. Elle est donc particulièrement

adaptée à la caractérisation des états de surface

réalisée en impression 3D. De plus, la vitesse de mesure,

la taille des capteurs, et le caractère relativement immun

de ceux-ci vis-à-vis de perturbations environnementales

(électromagnétiques, éclairage ambiant, …) ouvre la voie

à leur utilisation pendant la production pour le contrôle

en temps réel et en ligne de la fabrication.

ROBOTISATION

Aujourd’hui la plupart de ces technologies (mesures par

contact et sans contact) sont intégrables dans des systèmes

automatisés, notamment en les embarquant sur un bras

robot. Il s’agit dans certains cas d’augmenter les cadences de

production de mesures pour atteindre le contrôle de 100%

de pièces d’une fabrication, répondant ainsi aux besoins

règlementaires de certains domaines d’activité. Cela permet

également de réaliser des mesures dans des environnements

« sales » ou « à risques », ou de lutter contre les TMS

(troubles musculosquelettiques), protégeant ainsi la santé

des personnels.

Enfin ces système robotisés, couplés à un système de géolocalisation

dans l’espace en temps réel, permettent une

mesure continue sur de grande dimension sans reprise

de référence en conservant de haute performance métrologique.

« Ces systèmes peuvent permettre mesurer à la fois les dimensions

de pièces d’impression 3D sur de grosse structure, mais

également de les géolocaliser dans l’espace sans arrêt de la

mesure ou reprise de référence. Ils sont également parfaitement

pilotage à distance. C’est par exemple ce que nous

faisons avec le système iGPS de 7D Metrology (Amrikart

10 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


MESURES

©Hexagon

Cet atelier inédit visera à démontrer les capacités de ces

différentes modalités de mesure, tomographie, numérisation

3D et états de surface sur des pièces réalisées par fabrication

additive avec une imprimante 3D présente sur place.

Un bras robotisé sera installé portant différents types de

capteurs sans contact. Une station permettant équipée

de capteur sans contact confocal chromatique permettra

de mesurer la topographie de surface. Enfin, concernant

la tomographie, la démonstration portera sur l’analyse

d’image des pièces fabriquées dont les acquisitions auront

été réalisées au préalable.

Group)». Stéphane Murcia – président d'Evolutia (Amrikart

Group)

DÉMONSTRATION SUR UNE MINI-LIGNE DE

PRODUCTION AVEC MOYENS DE MESURE INTÉGRÉS

Pour illustrer ce qui précède, le Collège Français de Métrologie

organise, dans le cadre des Journées de la Mesure, le

6 octobre prochains à Lyon, un atelier visant à démontrer

l’intégration et l’utilisation de ces moyens de mesures sur

une mini ligne de fabrication additive.

En plus de la présentation des instruments présents sur

l’atelier, des comparaisons entre différentes méthodes pourront

être réalisées pour mettre en évidence les domaines

d’application privilégiés selon les types de mesure. Enfin,

des discussions pourront être engagées avec les experts du

domaine présents. L’association des capteurs intelligents

et de technologies novatrices va permettre de répondre à

de nombreux enjeux des nouvelles technologies de fabrication

avancées ●

Lauryanne Teulon et Jérôme Lopez (CFM)

Banc d’essais

haute-fréquence pour

support moteur

Banc de tests permettant de mesurer

la raideur dynamique et le facteur de

perte de supports élastomères, avec

une plage de fréquence allant de

50 Hz à 3 000 Hz, et une précharge

pouvant être comprise entre 0 et

5 000 N.

Solution clé-en-main bénéficiant

de notre expérience en expertise

et en conception de banc d’essais.

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ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I11


MESURES

CONTRÔLE QUALITÉ

Inspecter en

stéréo 3D sans

compromettre les

rapports dans le

contrôle qualité

Dans cet article, la société Vision

Engineering donne aux lecteurs d'Essais &

Simulations son éclairage sur les différentes

technologies en matière de microscope

adaptés à des opérations parfois très

particulières en matière d'inspection et de

contrôle qualité.

Les microscopes sont des équipements courants dans de

nombreux domaines, des installations de recherche à

la fabrication, dans des secteurs aussi variés que l’électronique,

la technologie médicale et l’ingénierie de

précision. Pourtant, lorsqu’il s’agit de tâches d’inspection ou de

micro-assemblage, il n’existe pas de microscope passe partout

utilisé dans toutes les applications et tous les secteurs. Souvent,

le point de départ lors de l’établissement de la norme pour les

systèmes d’inspection est le choix entre le numérique ou l’optique.

LA DIFFÉRENCE CLÉ ENTRE LES MICROSCOPES :

STÉRÉO NUMÉRIQUE EN 2D OU OPTIQUE EN 3D

Il existe deux catégories principales de microscopes - la stéréo

optique, inventée vers 1673, le microscope binoculaire original

étant introduit vers 1850 - et les microscopes numériques,

qui sont arrivés sur le marché en 1986.

Les microscopes stéréo optiques fournissent une vue stéréo

3D, offrant des images avec une profondeur et une clarté qui

améliorent la vue de l’échantillon sous le microscope. Les

options de capture d’image sont souvent le résultat d’un besoin

ultérieur et peuvent être de mauvaises qualité car elles n’ont pas

été intégrées au départ dans le système.

En revanche, les microscopes numériques offrent une image

2D plate, la qualité

de l’image dépendant de la qualité de la caméra et du moniteur.

Ces microscopes numériques offrent la commodité de la

mise au point automatique et un champ de vision plus large.

De plus, les images de l’échantillon sont simples à capturer, à

stocker et à partager sur un réseau. Les microscopes optiques

et numériques offrent tous les deux des avantages variés, alors

pourquoi choisir un microscope stéréo optique 3D plutôt que

d’opter pour le numérique?

INDICES VISUELS - MISE EN PERSPECTIVE

Lors de l’inspection de micro-composants complexes, la perspective

est essentielle pour distinguer les détails les plus fins.

Un microscope stéréo optique offre une disparité binoculaire ;

ce qui signifie que chaque œil a une vue légèrement différente

12 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


MESURES

LA PERCEPTION DE LA PROFONDEUR – UN

PRINCIPE CLÉ

Une vue stéréo 3D offre une perception de profondeur supérieure

par rapport à une image 2D plate. Cette vision détaillée

de la profondeur est particulièrement importante lorsque les

équipes d’inspection évaluent des composants avec des éléments

en relief ou en retrait, permettant aux opérateurs de distinguer

instantanément la différence entre une ombre et un élément

en saillie ou en retrait.

Ceci est particulièrement utile lorsqu’il s’agit de composants

contenant plusieurs pièces à multiples facettes, telles que les

cartes de circuits imprimés (PCB) de grande valeur.

de l’échantillon. Lorsque les deux perspectives se combinent,

l’opérateur obtient des détails supplémentaires et donc une

compréhension plus précise de l’élément sous le microscope.

Les deux points de perspective aident non seulement à déterminer

la forme exacte de l’objet, mais aident également à identifier

toute distorsion, qui autrement serait manquée.

Une perception approfondie supplémentaire est également

inestimable lorsqu’il s’agit d’inspecter des pièces complexes,

par exemple dans le cas de la défaillance d’une pièce prototype,

la capacité à reconnaître rapidement un défaut de conception

peut éviter un retard coûteux par rapport à une date limite de

mise sur le marché.

OBSERVER LA TEXTURE ET LA FINITION DE LA

SURFACE

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I13


MESURES

Dans les cas où les protocoles de contrôle qualité incluent des

critères rigoureux de texture et de finition de surface, une vue

stéréo optique peut faire une énorme différence. La disparité

binoculaire et la perception de la profondeur sont extrêmement

utiles pour aider l’opérateur à repérer immédiatement les irrégularités

de surface. Cela garantit une qualité constante sans

ralentir la production.

C’est quelque chose qui est bien compris par les fabricants de

dispositifs médicaux où les surfaces lisses sont essentielles

pour minimiser les risques pour les patients. Un exemple de

ceci est la finition précise requise pour les implants artificiels

tels que les plaques osseuses ou les articulations de la hanche.

Les opérateurs inspecteront ces pièces dès qu’elles auront été

usinées, remédiant aux éventuelles rayures ou bavures par polissage

mécanique et manuelle, corrigeant les défauts au cours du

processus de fabrication, simplifiant les contrôles de qualité

finaux.

COORDINATION ŒIL-MAIN ET CONFORT AMÉLIORÉ

PAR RAPPORT À UN SYSTÈME BINOCULAIRE

Le polissage à la main demande de la patience et de l’habileté,

tout comme l’assemblage de composants ou le travail sous

microscope. Dans ces cas, l’impact positif de la perception

de la profondeur sur la coordination œil-main ne doit pas

être sous-estimé. L’utilisation d’un microscope stéréo sans

oculaire améliorera encore la coordination œil-main lorsque

l’utilisateur s’assoit plus loin du microscope, obtenant ainsi

une meilleure vision périphérique qu’avec un microscope

binoculaire traditionnel.

L'amélioration de la vision périphérique n’est pas le seul

avantage du microscope sans oculaire. Les qualités ergonomiques

de ces systèmes par rapport aux systèmes binoculaires

permettent aux utilisateurs de conserver une posture

naturelle sans contrainte pour le corps pendant de longues

périodes, améliorant le confort de l’opérateur, maintenant

ainsi la précision du travail et améliorant la productivité.

TRANSMETTRE CES AVANTAGES AUX ÉQUIPES

D’INSPECTION

Une meilleure coordination œil-main et un meilleur

confort de l’opérateur vont de pair lorsqu’il s’agit d’améliorer

la précision. Cela devient de plus en plus pertinent

dans la fabrication à mesure que la tendance à la miniaturisation

des composants se poursuit.

Prenons par exemple la production de PCB sophistiqués

où la technologie de montage en surface (SMT) fait partie

du processus de fabrication. L’intégrité de la fixation du

composant au circuit imprimé est essentielle au fonctionnement

fiable de l’élément. Inspecter ces micro-composants

et réparer les connexions défectueuses nécessite une

dextérité particulière lors du travail avec des pincettes et

des équipements de soudure, ce qui est nettement amélioré

avec un système optique 3D sans oculaire.

La délicatesse de ces composants densément Chargés signifie

que tout mouvement imprudent de l’opérateur pourrait

endommager l’intégrité du PCB. Ainsi, la possibilité d’observer

a 360°de permettant d’observer une zone sans avoir

à toucher le PCB lui- même peut être extrêmement utile.

14 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


MESURES

EX1400

SERIES

SUPERIOR SIGNAL INTEGRITY

EX1403A

EX1401

VTI Instruments family of

LXI-based data acquisition instruments

offers the best versatility and signal

integrity combination in the market.

VTIinstruments.com

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I15


MESURES

MESURER LA VALEUR DE L’INSPECTION OPTIQUE

Dans de nombreux cas, les protocoles de contrôle de la qualité

exigent la mesure de caractéristiques cruciales. Souvent, un

système numérique sera plus rapide qu’un système optique,

mais un système optique permet mieux de surmonter des défis

spécifiques avec certains matériaux, en particulier lorsque le

contraste est un problème.

Les fabricants de pièces médicales micro-moulées pour des

articles tels que les bouchons médicaux et les systèmes d’administration

de médicaments connaissent très bien ce problème.

Lorsque les pièces sont constituées de polymères transparents

avec une micro-géométrie complexe, les bords des caractéristiques

critiques sont beaucoup plus faciles à détecter avec un

microscope de mesure optique. La tête optique fournit une

image nette à plus haute résolution, améliorant ainsi la détection

des bords et rendant le processus de mesure plus précis

et efficace.

Lorsqu’ils sont utilisés dans des applications d’atelier, les microscopes

optiques aident à détecter les bords sur les caractéristiques

de surface des pièces métalliques, là où

le contraste n’est pas suffisant pour que la détection des bords

vidéo fonctionne correctement. Par conséquent, les microscopes

optiques sont encore largement utilisés dans les ateliers d’usinage

pour mesurer rapidement et avec précision les composants.

INTÉGRER LES AVANTAGES DU NUMÉRIQUE DANS

LE PROCESSUS D’INSPECTION OPTIQUE

Bien qu’une image optique de haute qualité puisse faire toute

la différence pour comprendre et évaluer des composants

complexes, les protocoles de contrôle qualité nécessitent souvent

une documentation à l’appui du processus d’inspection. Dans les

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

appareil photo numérique peut être intégré au système optique.

Un bon exemple de ceci est lorsque le miroir tournant à

360° est utilisée avec le Lynx EVO pour inspecter un Quad

Flat Package (QFP). En utilisant le miroir tournant à 360°

pour regarder sous et autour des pattes sans avoir à manipuler

le PCB lui-même, le risque de dommages survenant

pendant le processus d’inspection est réduit, sans nuire à

la précision ou à la vitesse d’inspection.

L’inspection des composants en plastique peut également

bénéficier d’une vue stéréo 3D optique. Dans certains cas,

la couleur du composant peut rendre difficile l’identification

et l’inspection des zones surélevées et la perception de

profondeur supérieure offerte par un microscope optique

facilitera la tâche et améliorera la précision de l’opérateur.

Lorsqu’un plus grand niveau de détail est requis, une gamme

d’options de logiciels est disponible offrant du dimensionnement

simple aux mesures extrêmement précises de la plus petite

caractéristique, en fonction de l’équipement utilisé.

Dans les cas où seule une image 3D suffit, cette dernière technologie

innovante offre l’option de stéréo numérique 3D qui

permet aux utilisateurs de capturer, stocker et partager des

images stéréo numériques 3D ●

Sarah Eagles (Vision Engineering)

16 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


PUBLI REPORTAGE

MESURES

L’utilisation de plusieurs méthodes

d’estimation des incertitudes de mesurage

est-elle un choix ou une obligation ?

L’analyse des risques est devenue l’élément le plus important

des mises à jour des normes depuis quelques années, un

phénomène accentué par la publication de la mise à jour

de la norme de certification ISO 9001 : 2015 suivie par la

norme concernant l’accréditation des laboratoires d’essais et de métrologie

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

la technologie etc.

C’est pour cela que le niveau de risque accepté pour nos mesurages,

essais, analyses a pris une importance majeure et un autre chemin

de réflexion vers la recherche de moyens et d’outils de validation de

nos résultats.

Généralement, la détermination des incertitudes s’effectue avec la

méthode GUM (Guide to the expression of uncertainty in measurement)

[JCGM 100:2008] basée sur la méthode de propagation des

variances appelée par les métrologues « méthode de propagation des

incertitudes ». Ce guide a été complété par le Supplément 1 [JCGM

101:2008] du guide pour l’expression des incertitudes de mesure de

2008 traitant la propagation de distributions par la méthode Monte

Carlo, une alternative pratique du GUM lorsque la méthode de

propagation des variances n’est pas facilement applicable.

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

l’étalonnage d’un atténuateur de pas coaxial à un réglage de 30

dB en utilisant le logiciel Gum Workbench 2.4 pour l’application des

deux méthodes GUM et la méthode de simulation Monte-Carlo.

Le modèle mathématique Lx relatif à l’atténuateur à étalonner tel que

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

Le résultat de la simulation d’une population de 2 millions d’essais,

effectuée par des blocs de 10 000 essais, est présenté par la Figure 2

de cet article.

Figure 2 : Résultat de la simulation de Monte Carlo pour

LX - GUM Workbench 2.4, Simulateur OMCE V:1.2.14.1

Les résultats de simulation du modèle mathématique de l’équation n°

1 sont présentés en couleur gris et les valeurs théoriques attendues

sont schématisées en couleur rouge, les traits bleus représentent le

calcul basé sur des données expérimentales.

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

– une courbe de distribution normale – , le niveau d’incertitude

donné est rassurant et représente une probabilité de 4,6%, un niveau

de risque accepté par les métrologues. La question, si on change la

distribution de ce paramètre, est de savoir quel est l’impact sur le

niveau de risque pris.

Figure N° 3 : Résultat de la simulation de Monte Carlo pour

LX - GUM Workbench 2.4, Simulateur OMCE V:1.2.14.1

Lx résultat de l’atténuation de l’atténuateur à étalonner en dB qui

représente notre mesurande et les facteurs LS, δ LS, δ LD, δ LM, δ

LK , δ Lib , δ Lia , δ L0b et δ L0a représentent les différents facteurs

d’entrées du modèle mathématique (Formule n°1).

Figure N° 1 : Bilan de la détermination de l’incertitude du

mesurande Lx - Extrait du logiciel GUM Workbench 2.4

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

un paramètre prépondérant qui est la correction due à une perte de

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

globale qui a été estimé par la distribution arc-sinus.

Observons l’impact sur un choix non adapté : la loi de distribution du

paramètre δ LM a été changée de la loi arc-sinus vers la loi triangulaire,

donc d’une probabilité qui tend vers l’infini aux deux extrémités

de variation du facteur δ LM vers une probabilité maximale vers

le centre du facteur en question. Le résultat est très représentatif. Il

relève un écart important entre les résultats expérimentaux simulés

et les résultats théoriques de la formule du mesurande avec un risque

sur la détermination de résultat proche de 40%, risque non accepté

par les utilisateurs du résultat de mesurage.

Aurions-nous perçu cette problématique si on n’avait pas procédé à

une détermination des résultats de mesurage par les deux méthodes

GUM et Monte Carlo ?

Plusieurs exemples pratiques démontrent l’importance de la comparaison

entre les deux méthodes pour la validation adéquate de nos

méthodes d’estimation des incertitudes et la détermination de nos

résultats de mesurage. ●

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I17


MESURES

SOLUTION

Une nouvelle

solution de mesure

pour jauge de

contrainte

L'EX1403A de VTI Instruments, filiale

d'Ametek Programmable Power, est un

instrument de mesure pour jauge de

contrainte. La famille comprend l’EX1401

pour les mesures de température et

de tension ainsi que l’EX1403A pour les

mesures de déformation et de résistance.

L’EX1403A comporte seize canaux indépendants avec

chacun un ADC 24 bits avec une vitesse d’acquisition

jusqu’à 128 000 échantillons par seconde. Un filtrage

étendu sélectionnable par logiciel et des circuits de

conditionnement de signal indépendants offrent une précision

et une fiabilité exceptionnelles. Le conditionnement de signal

intégré, l'excitation programmable et la configuration de pont

sélectionnable sont configurables pour chaque canal et simplifient

considérablement l'installation et la mise en œuvre.

Il s'agit d'une solution adaptée à des applications de test structurel

les plus complexes. Celle-ci est capable de fournir des

mesures de déformation statiques ou à grande vitesse de haute

qualité : test de structure et de fatigue de la cellule, de charge

en vol en soufflerie, essai structurel fusée et satellite, de matériaux

de châssis de charge et mesures de pont à usage général.

En complément de ses fonctionnalités de base, l'EX1403A

intègre des fonctions étendues telles que définies dans les spécifications

LXI pour fournir une synchronisation des instruments

afin de corréler avec précision les données acquises. Les fonctions

d’horodatage des données, la messagerie d'événements

LAN qui simplifient la communication intermodule ainsi que

les options de déclenchement flexibles sur Ethernet éliminent

la surcharge normalement attribuée au logiciel d'application

s'exécutant sur le contrôleur hôte.

Cette nouveauté prend en charge l'intégration et la synchronisation

facile de plusieurs appareils via la norme IEEE-1588

v2 (Precision Time Protocol), offrant une architecture qui

peut être mise à l'échelle de dizaines à des milliers de canaux.

Plusieurs instruments peuvent être facilement distribués près

des points de mesure, réduisant ainsi la longueur du câblage

analogique et minimisant les erreurs induites par les environnements

bruyants.

L’EX1403A intègre également des fonctionnalités sophistiquées

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

configurables et échantillonnés à la vitesse de l’horloge

ADC. Cette fonctionnalité DIO permet de relier directement

des entrées numériques physiques à des déclencheurs virtuels

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

des tests automatisés. Les sorties numériques peuvent également

être liées aux déclencheurs virtuels LXI, aux évènements

analogiques, aux évènements de fin de mesure et aux alarmes.

Cet instrument est compatible Rest Full HTTP, permettant un

contrôle complet sans pilote, indépendant du système d'exploitation

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

Ethernet (PoE) permet d'utiliser un seul câble pour l'alimentation

et la capture de données ●

18 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


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MÉCANIQUES ET

CLIMATIQUES

ESSAIS MÉCANIQUES

ESSAIS CLIMATIQUES

Cycle de température

Variation rapide de température

Chocs thermiques

Endurance (vibrations aléatoires,

sinus, chocs, sinus sur bruit…)

Tests fonctionnels

Recherche de fréquences de

résonance

Tests de débattements

Cycle de pression

Tests hydrauliques

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THERMIQUES

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ESSAIS ET MODÉLISATION

ÉVÉNEMENT

Astelab aura lieu fin

juin chez EDF Lab à

Palaiseau

©EDF LAB

L’Association pour le développement des

sciences et techniques de l'environnement

(ASTE) organisera les 28 et 29 juin

prochains, en partenariat avec EDF R&D et

Nafems, sur le site d’EDF Lab à Palaiseau

(91) un colloque sur le thème « Essais et

Simulation ».

C’est désormais un rendez-vous annuel : Astelab

revient cet été les 28 et 29 juin chez EDF Lab

à Palaiseau. Ce colloque portera sur les essais

et la simulation. L’appel à communication est

donc lancé. Plus précisément, les thèmes principaux listés

ci-après doivent être en rapport avec la prise en compte de

l’environnement mécanique :

• Applications des nouvelles méthodes issues de NF X

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

• Capteurs sans contact, capteurs multi physiques, virtual

sensors,

• Préparation d’essais, traitement de données, stockage

de résultats, échanges de données,

Simulations, « Simulation Data Life Management »,

simulations multi physiques,

• Nouveaux moyens d’essais, essais combinés,

• Comparaison calcul essais, recalage de modèles, dialogue

essais/calculs.

• Virtual testing,

• Mesures par caméra : stéréo-corrélation…

• Particularités des essais d’environnement mécanique

sur les batteries électriques (aspects « sécurité » sousjacents,

piles à hydrogène…),

• SHM (Structural health monitoring),

• Mesures 3D, analyses 3D, vibrations multi-axes

(MIMO…).

Par ailleurs, un salon en accès libre réunira les fabricants

de capteurs et de moyens d’essais ainsi que les développeurs

de solutions, est organisé parallèlement au colloque.

SOUMISSION ET CALENDRIER

Le contenu des conférences aura un caractère novateur,

technologique et/ou économique. Les exposés retenus

privilégient en effet des témoignages industriels et scientifiques

issus des expériences d’utilisateurs et de fabricants

en évitant les aspects commerciaux. Les conférenciers

présenteront leur sujet soit en anglais soit en français ●

Pour obtenir des renseignements complémentaires, il

est possible de contacter Patrycja Perrin au 01 61 38 96

32 ou par email : pperrin@aste.asso.fr

EN SAVOIR PLUS > aste.asso.fr

20 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION

PROGRAMME DES CONFÉRENCES : ASTELAB 2022

Mardi 28 juin

08h45

Accueil des participants et présentation

de l’ASTE et du programme d’Astelab

par le Président, Daniel Leroy.

9h00

Conception d’une nouvelle génération

de lanceurs à combustion suivie par

une chaîne de capteurs de pression

dynamique

PCB et Thiot Ingenierie

9h30

Quelle place pour la vision par

événement dans l’instrumentation

d’essais en vol ?

Airbus – François Lefebvre-Albaret

10h00

Vérification fonctionnelle de capteurs

mems microphoniques

Alliantech

10h30-11h00 : Pause-café et

visite des exposants

>> SESSION « SHM » (STRUCTURAL

HEALTH MONITORING) PRÉSIDENT

DE SESSION : DAVID DELAUX

(VALEO)

11h00

Monitoring de structures génie civil

par capteurs interféromètres sur fibre

optique

FT Mesures

11h30

L’analyse modale opérationnelle : un

outil léger et efficace pour consolider

les modèles numériques et surveiller

l’état de santé des structures du génie

civil

Apave – Maxime Fontan

12h00

Damage Detection – SHM pour

les grandes structures. Théorie.

Cas concrets, simplification de

l’instrumentation par vibrométrie laser.

HGL Dynamics – Christophe Marcadet

12h30-14h00 : Déjeuner et visite

des exposants

14h00 – 14h30 : Présentations

des exposants

>> SESSION « MÉCANIQUE ET

VIBRATION » PRÉSIDENT DE

SESSION : BERNARD COLOMIES

(SOPEMEA)

14h30

La méthode MBD, ses principes et

tendances actuelles et futures

Pascal Lelan (DGA TT) et Bruno Colin

(Nexter Systems)

15h00

Bases de données dans le domaine

des environnements les enjeux et

perspectives

MBDA – Frédéric Le Corre

15h30-16h00 : Pause-café et

visite des exposants

16h00 – 18h30 : Visite du

Synchrotron Soleil (Saint-Aubin)

Mercredi 29 juin

>> SESSION « MÉCANIQUE ET

VIBRATION »– SUITE PRÉSIDENT

DE SESSION : BERNARD COLOMIES

(SOPEMEA)

9h00

Conception et caractérisation de

programmateurs de chocs réalisés par

impression 3D

CEA Cesta – Florian Veignal et Jean-

François Lines

9h30

Nouvelles approches des essais

mécaniques chez ArianeGroup pour le

développement d’Ariane 6

Ariane – Christophe Grison et Arnaud

Trimouille

10h00

Étude expérimentale de la dynamique

d’une structure axiale à deux échelles

EDF R&D – Ermes – Amine Alaoui-

Tahiri et Pierre Badel

10h30-11h00 : Pause-café et

visite des exposants

11h00

Contrôle simultané des déformations

en plusieurs points lors des essais

vibratoires aléatoires multiaxiaux

(MIMO)

Siemens – Raphaël Hallez

11h30

Nouveaux moyens et approches de

caractérisation d’un assemblage

précontraint

Cetim – Zouhair Chaib

12h00-13h30 : Déjeuner

13h30-14h30 : Présentations des

exposants

>> SESSION « CORRÉLATION

CALCUL – ESSAIS « PRÉSIDENT

DE SESSION : NAFEMS – DIDIER

LARGE

14h30

Amélioration des mesures de microvibrations

par synthèse fréquentielle

Airbus Defense & Space – Etienne

Cavro

15h00

Essais virtuels d’endurance vibratoire :

la simulation comme socle des essais

de qualification

6Napse – Martin Garot

15h30-16h00 : Pause-café et

visite des exposants

16h00

Homogénéisation des échangeurs

de chaleurs, pression, vibration et

thermomécanique, simulation mesures

et corrélation

Liebherr Aerospace

16h30

Modélisation thermique d’un réducteur

pour véhicule électrifié.

VALEO – Pascale Brassart, Anthony

Levillain, Philippe Kraemer et

Mangoné Thiam

17h00

Estimation de la durée de vie d’une

structure soumise à des vibrations

aléatoires : approche numérique et

expérimentale

INSA Blois – Roger Serra

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I21


ESSAIS ET MODÉLISATION

EN APPLICATION

Évaluer l’impact

acoustique d’équipements

embarqués à bord d’un

engin spatial

Afin de tester la résistance des équipements

embarqués à bord d’une fusée, en raison

des fortes pressions acoustiques, le

fabricant m+p et ses solutions Acoustic

Control et sm+p Analyzer ont pris place chez

Airbus Defence and Space à Toulouse.

La pression acoustique générée au lancement d’une

fusée provoque des niveaux vibratoires tels sur les

équipements embarqués qu’ils sont susceptibles de

les endommager. Afin de tester leur résistance à ces

contraintes extrêmes, les satellites sont testés en chambre

réverbérante où ces niveaux sonores très élevés sont reproduits.

À Toulouse, Airbus Defence and Space Astrolabe

assemble et teste des satellites civils et militaires, et intervient

également dans le conseil et l’assistance pour la réalisation

de moyens d’essais.

Entre autres moyens, Airbus dispose d’une chambre réverbérante

de 1 100 m3, inaugurée en 1984 et conçue par la

société Sereme, permettant de réaliser des

essais acoustiques jusqu’à 152 dB grâce à

ses deux sirènes, sur des équipements de

grande taille. Airbus dispose également

d’une salle de 1 m3 pour tester de petits

équipements où le niveau sonore maximal

peut atteindre 175 dB.

m+p Acoustic Control a permis de tester

Euclid, le télescope spatial de l’ESA, dans

la chambre réverbérante d’Airbus

Le système m+p Acoustic Control avec

le matériel m+p VibRunner, en service

dans de nombreux centres d’essais

spatiaux à travers le monde (Lockheed

Martin, Boeing, Northrop Grumman

ainsi, de nombreux sites de la Nasa aux

États-Unis, INPE Brésil, ISRO Inde, SBIK

Astana Kazakhstan, KARI Corée,…), a été

retenu en 2020 par Airbus pour remplacer

un ancien système analogique, afin de piloter leurs deux

chambres réverbérantes.

CARACTÉRISTIQUES DU SYSTÈME

La solution m+p Acoustic Control s’appuie sur deux aspects

particuliers. D’une part, des frontaux d’acquisition et génération

m+p VibRunner avec un total de 32 voies pouvant être

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

sur des microphones ou des accéléromètres. D’autre

part, le logiciel m+p Acoustic Control,

dont l’interface utilisateur et la structure

s’appuient sur celles de m+p VibControl

(utilisé pour le pilotage asservi d’excitateurs

en vibration), inclut également des

algorithmes de pilotage optimisés pour

les essais acoustiques à fort niveaux.

L’optimisation du contenu fréquentiel

pour chaque sirène de la chambre réverbérante

peut se faire au choix, directement

dans le logiciel Acoustic Control,

par le biais de plusieurs sources sur le

frontal m+p VibRunner, ou par l’ajout

d’un équaliseur XTA en sortie du frontal

m+p VibRunner.

22 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION

Airbus a choisi m+p Acoustic Control pour sa facilité d’utilisation,

pour ses fonctions de sécurité avancées garantissant

un contrôle rapide et précis dans la chambre réverbérante

sans surqualifier le satellite. Mathieu Fernandes, responsable

des essais acoustiques sur le site de Airbus Defence and Space

Astrolabe à Toulouse, explique plus en détails les raisons de

ce choix : « La modernisation du système de pilotage de nos

moyens d’essais acoustiques a été un projet majeur pour notre

centre d’essai. La chambre acoustique 1 100 m3 est un moyen

d’essai stratégique très sollicitée pour la qualification des équipements

et satellites internes Airbus Defence and Space mais

également pour les campagnes d’essais réalisées pour nos clients

externes français et étrangers. »

En d’ajouter que « l’enjeu majeur était donc de remplacer un

pilotage manuel de la chambre par un pilotage automatique

asservi tout en maintenant le même niveau de fiabilité et de

performance. L’étroite collaboration et la réactivité des équipes

m+p ont permis d’aboutir sur un système robuste répondant

complètement à nos besoins. »

Contrôle de la chambre réverbérante d’Airbus

à l’aide du système m+p Acoustic control

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INTERNATIONALES POUR LES ESSAIS ACOUSTIQUES

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ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I23


ESSAIS ET MODÉLISATION

Le logiciel m+p Acoustic

Control réalise un asservissement

en boucle fermée

entièrement automatisé,

le contrôle s’effectuant sur

les signaux temporels sur

lesquels est directement

appliqué un processus de

filtrage numérique récursif

en bandes d’octave (ou tiers

d’octave), répondant ainsi

aux exigences des normes

internationales pour les

essais acoustiques. De plus,

le support technique apporté

par l’équipe m+p a permis à

Airbus d’obtenir une solution

adaptée à leurs besoins spécifiques,

notamment en ajoutant

une fonction au logiciel

m+p Acoustic Control de

façon à pouvoir exporter

aisément les résultats vers le

logiciel de gestion de données

d’essais Dynaworks.

Pour Mathieu Fernandes,

« plusieurs critères rentrent

en ligne de compte lorsqu’on

évalue un système de contrôle

acoustique, tels que l’ergonomie du logiciel, le temps de montée

au niveau, la stabilité ou encore les différentes interfaces et interconnexions

avec le moyen d’essai. »

Parmi les différents fournisseurs évalués, m+p proposait les

meilleures solutions techniques afin de répondre au mieux à

notre cahier des charges. « Le rayonnement de m+p dans différents

centres d’essais à travers monde nous a également permis

d’étayer notre choix. Nous avons mis en opération le nouveau

système durant l’été 2020. Nous cumulons déjà une vingtaine de

campagnes d’essais acoustiques, toutes couronnées de succès. Les

techniciens d’essais ont adopté ce nouveau système offrant une

grande facilité de prise en main. »

En complément de la solution de pilotage m+p Acoustic control,

le logiciel m+p Analyzer fourni à Airbus Defence and Space

offre la possibilité de réaliser des post-traitements avancés à

partir des signaux temporels bruts enregistrés pendant l’essai.

Il est ainsi possible d’exporter les résultats vers plusieurs

formats de données disponibles, de recalculer des spectres ou

tiers d’octave sur des portions précises de signal, de calculer

des FFT, des DSP, d’appliquer des filtres...

Opération de contrôle acoustique

LE TÉLESCOPE SPATIAL

DE L’ESA EN TEST CHEZ

AIRBUS

Le système m+p Acoustic

Control a permis notamment

de tester Euclid dans la

chambre réverbérante d’Airbus

: ce télescope spatial

de l’ESA mesure 3,74 m de

diamètre, pour une longueur

de 4,5 m, et une masse totale

d’un peu plus de 2 tonnes

en incluant son module de

service. Avec son télescope à

miroir de 1,2 m de diamètre,

Euclid est capable de capter

les longueurs d’onde dans le

spectre visible mais également

dans le proche infrarouge.

Afin d’accroître encore la

fiabilité des essais acoustiques

avec la solution m+p Acoustic

Control, il est possible d’ajouter

un ensemble Watchog qui

Opération de contrôle acoustique

surveille en permanence et

de façon séparée deux voies

acoustiques. Cette extension

s’appuie sur un frontal additionnel m+p VibPilot, le logiciel m+p

Coda VibMonitor et un second PC.

Parallèlement au logiciel de pilotage Acoustic control, m+p international

peut fournir une solution indépendante de réduction

de données avec enregistrement des signaux temporels bruts,

basé sur les frontaux m+p VibRunner, permettant entre autres

de régler des limites d’alarme et d’arrêt sur chaque voie. La limite

d’arrêt déclenche également une sortie logique sur le frontal m+p

VibRunner qui, si elle est reliée au système de pilotage Acoustic

control, permet d’arrêter l’essai en toute sécurité. Pour une efficacité

et une convivialité maximum, ce système de réduction de

données est fourni avec la même interface utilisateur que le logiciel

de pilotage Acoustic control.

Dans le but de fournir à ses clients des solutions toujours plus

performantes et à la pointe de la technologies, m+p propose également

une solution complète pour réaliser des essais acoustiques

en champ direct, sources de bruit incluses par le biais de ses partenaires.

Pour cela, un module additionnel sur le système Acoustic

Control permet de contrôler un essai en champ direct de façon

fiable et reproductible, avec des niveaux pouvant atteindre 155 dB ●

24 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION

ANALYSE

Chargements multiaxiaux aléatoires – Analyse

et développement des outils de synthèse

Cet article a pour objectif de présenter l’impact des termes de

corrélation ou de phase d’un chargement aléatoire combiné

sur l’endommagement d’un système mécanique par rapport

à des environnements uniaxiaux appliqués successivement

sur les différents axes de sollicitations (norme NF X50 – 144).

Cette étude théorique met en évidence - sur une structure

et un chargement simple - certaines limites de la norme

actuelle décrivant des synthèses uniaxiales et propose une

piste d’amélioration. Il s’agit d’une première pierre pour

l’élaboration d’une méthode de synthèse de l’environnement

pour des chargements mécaniques vibratoires multiaxiaux.

Abstract : This article is devoted to the

study of the multiaxial loads’ impact

on fatigue damage for a mechanical

structure compared to uniaxial ones

successively applied on each load axis

(Standard NF X50 – 144). This theoretical

study highlight on a simple structure

and load case that some phenomena

(modal coupling, correlation, …) not

handled by the standard can have a

significative effect in some situations.

A surface description of the damage

spectrum is proposed and a feedback

method from this damage surface

toward loads is developed for multiaxial

environment. This study is a first step for

the elaboration of a synthesis method

for mecanical loads.

MÉTHODE ACTUELLE : CAS D’UNE

SOLLICITATION UNIAXIALE

La plupart des systèmes mécaniques

subissent des accélérations causées

par leurs environnements qui ont une

influence majeure sur leurs performances

et leur durée de vie. Ainsi, il

convient d’être en mesure de décrire

l’impact de ces vibrations sur le

système afin de le dimensionner au

mieux. Pour se faire, des mesures d’accélérations

– souvent décrites sous

formes de Densités Spectrales de Puissance

(DSP) lorsqu’elles sont stationnaires

– sont relevées puis synthétisées

pour simplifier le profil de vie réel

et réduire la durée des essais tout

en conservant leur équivalence en

dommages[1].

Actuellement, ces synthèses sont effectuées

indépendamment sur chaque

axe afin d’être directement appliquées

sur les bancs d’essais qui sont généralement

mono-axes. Cependant, le

développement industriel de systèmes

d’essais multiaxes rend possible l’étude

de phénomènes vibratoires combinés.

L’objet de cet article est donc d’évaluer

l’influence théorique d'un chargement

multidirectionnel par rapport

au cumul de sollicitations uniaxiales

dans le cadre de chargements aléatoires

stationnaires gaussiens, en particulier

la proximité modale du système

et la corrélation du chargement.

L’étude théorique est menée sur une

poutre sollicitée en flexion – traction

combinées dans le domaine linéaire

en vibration libre. Cette configuration

permet de considérer au premier

ordre que la contrainte résultante est la

somme des contraintes générées par la

flexion et la traction. Le fait d’avoir un

état de contraintes uniaxial engendré

par un chargement multiaxial permet

de simplifier l’étude en évitant d’utiliser

un critère d’endommagement

multiaxial. Enfin, l’étude s’intéresse

aux premiers modes qui possèdent

usuellement les plus grandes masses

effectives.

L’endommagement est déterminé

par une méthode statistique dans le

domaine spectral basée sur la norme

NF X50-144.

Afin d’obtenir une image de l’endommagement

d’un système linéaire

à 1DDL soumis à une sollicitation

aléatoire, en fonction de sa fréquence

propre et pour un amortissement

donné, on utilise un outil statistique

appelé Spectre de Dommages par

Fatigue (SDF). Ce spectre est applicable

uniquement dans le cadre de

vibrations aléatoires stationnaires

gaussiennes à moyenne nulle et pour

des systèmes linéaires[2].

Son expression mathématique est la

suivante [1]:

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I25


ESSAIS ET MODÉLISATION

Avec Zef la valeur efficace de la

réponse en déplacement relatif tel que:

où est la fonction de transfert entre

l’accélération d’entrée et la réponse

en déplacement du système .

PROPOSITION D’UNE

PROCÉDURE DE SYNTHÈSE

D’ENVIRONNEMENTS COMBINÉS

La norme NF X50-144 traite les vibrations

multiaxiales indépendamment

par axe de chargement en faisant la

somme des endommagements calculés

par axe d’excitation au travers de

plusieurs DSP de réponses uniaxiales

du système.

La méthode proposée, en revanche,

utilise la DSP de réponse du chargement

multiaxiale au point critique,

dépendante des différents axes de

sollicitation :

Avec les indices f pour flexion et t pour

traction

Où la est un terme dépendant des

DSP des excitations et d’un terme

de corrélation. Cette corrélation est

un nombre complexe définit par une

cohérence qui représente la similitude

des signaux d’excitation et une phase

qui représente leur décalage temporel.

Le SDF « multiaxial » construit à

partir d’une DSP multiaxiale dépend

des fréquences propres des axes sollicités

en flexion et en traction. Il ne

se présente alors non pas comme une

courbe mais comme une surface d’endommagement

(Figure 1).

Figure 1: exemple de surface de

dommage par fatigue

En prenant en compte des excitations

identiques (bruit entre 20-80

Hz), et en supposant le « b » identique

en flexion et traction, on peut

évaluer l’écart relatif de dommage

entre la norme NF X50-144 et la

méthode multiaxiale (Figure 2). Les

endommagements calculés suivant

les deux méthodes diffèrent dans les

cas de forts gradients de dommage et

pour des fréquences propres voisines

(diagonale), illustrant un couplage et

Figure 2 : Écart relatif entre les dommages issus

de la méthode proposée et de la norme

déjà été mis en avant par le passé [3].

Dans ces deux situations, la norme

sous-évalue le dommage par rapport

à la vraie réponse spectrale. Cependant,

dans le cas de signaux d’excitations

décorrélés et avec un rapport

de fréquences propres supérieure à

3 (couplage négligeable), la norme

semble être de nouveau acceptable.

INFLUENCE DE LA CORRÉLATION

DES EXCITATIONS SUR LE

DOMMAGE

Les phénomènes liés à la corrélation

des excitations sont transparents pour

la norme NF X50-144 car elle ne prend

pas en compte l’interaction des axes

de chargement. Or ce point est crucial

pour la spécification et la réalisation

d’essais combinés [4] [5] comme le

montre la Figure 3. Sur cette figure,

le rapport moyen d’endommagement

entre signaux corrélés et décorrélés

est calculé pour plusieurs phases

(axe polaire), pour plusieurs niveaux

de cohérence (axe radial) et pour des

modes propres plus ou moins proches

(mêmes fréquences à gauche, rapport

10 des fréquences à droite).

La corrélation des excitations a donc

un impact significatif puisqu’il peut

L’expression de cette DSP de réponse

est le point essentiel différentiant la

norme et la méthode proposée. En

effet, la DSP calculée prend en compte

les deux axes de sollicitations ainsi que

le terme croisé des excitations, tandis

que la norme NF X50 - 144 les étudie

séparément (découplage modal) en

négligeant le terme croisé.

ÉTUDE DES ÉCARTS DE

DOMMAGES ENTRE LA NORME

ET LA MÉTHODE PROPOSÉE

26 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION

maximal se trouve toujours lorsque

les signaux sont cohérents en phase.

PROCÉDURE D’ANTI-DOMMAGE

D’UN SDF MULTIAXIAL DÉCRIT

PAR UNE SURFACE

Figure 3 : Impact de la corrélation sur le dommage - fréquences propres égales

(gauche) rapport 10 entre les fréquences de flexion et traction (droite)

exister jusqu’à un rapport 16 en

dommages entre deux signaux décorrélés

et deux signaux cohérents en

phase, soit une augmentation de 40%

des pseudo-contraintes (avec b = 8 et

σ ≈ D1/b).

L’impact de la corrélation sur le

dommage dépend également de l’écart

entre les facteurs de participation des

modes propres (relation chargement

– contrainte résultante): cela revient à

dire qu’une des sollicitations devient

prédominante et que l’effet de couplage

devient négligeable.

Ce point met en évidence que la structure

étudiée (raideur, géométrie), est

primordial dans l’étude de l’effet de

chargements vibratoires combinés.

En revanche, pour notre cas d’étude

de flexion - traction, le dommage

Dans le but d’effectuer des essais expérimentaux

sur des systèmes mécaniques,

il est nécessaire de développer

une procédure permettant de reconstruire

à partir d’un SDF (dans notre

cas surfacique, mais que l’on peut

imaginer à 6 dimensions) une ou

plusieurs DSP d’excitations qui provoqueraient

un dommage équivalent sur

un temps éventuellement adapté pour

limiter la durée des essais. Nous appellerons

cette procédure l’anti-dommage.

L’anti-dommage multiaxial se base sur

la norme NF X50-144[1] qui propose

une version uniaxiale. Elle consiste en

un calcul de SDF basé sur une DSP de

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I27


ESSAIS ET MODÉLISATION

très faibles amplitudes sur l’ensemble

des fréquences de travail. Ce SDF est

alors comparé au SDF « cible » afin

d’ajuster la DSP de manière itérative :

L’idée retenue est d’identifier ces trois

variables une à une sur des sections spécifiques

de la surface de réponse, où deux

variables sont négligeables face à la troisième.

Ces sections sont donc des courbes

à 2 dimensions sur lesquelles il suffit d’effectuer

la procédure uniaxiale. Ainsi :

• La DSP de flexion de synthèse est

déterminée à la fréquence maximale

de traction (ligne mauve sur

la Figure 4) car à cette fréquence

l’impact de la traction sur le dommage

est négligeable face à la

flexion ;

• La DSP de traction de synthèse est

déterminée à la fréquence maximale

de flexion (ligne verte sur la

Figure 4) pour des raisons similaires

au point ci-dessus ;

• La DSP croisée de synthèse est déterminée

à partir de la diagonale

(ligne jaune sur la Figure 4). La

DSP croisée étant liée à la corrélation

des signaux d’excitation, elle a

un impact maximal sur cette section.

montre la Figure 5-c avec une réduction

par 10 de la durée d’excitation.

AMÉLIORATION PRÉVISIONNELLE

DE LA MÉTHODE PROPOSÉE

Contrairement à la méthode uniaxiale

qui requiert une seule DSP d’ajustement,

la synthèse dans notre cas en nécessite

trois (DSP de flexion, DSP de traction, et

DSP croisée) qui interviennent en chaque

point de la surface ; Cela implique l’existence

d’une infinité de combinaisons

menant au même endommagement.

Il est ainsi possible de reconstruire l’ensemble

de la surface de réponse à partir

de ces trois courbes.

Un exemple de synthèse est effectué en

prenant en compte des signaux d’excitation

cohérents en phase et dont les DSP

sont décrites en Figure 5-b. Celle-ci

présente les DSP des excitations de

flexion () et de traction () de synthèse

comparée aux DSP d’origine (les DSP

d’excitation cible) dans le cas où l’on

souhaite conserver la même durée d’excitation.

On remarque que la synthèse est

très fidèle aux DSP d’excitation tant sur

les plages de fréquences excitées que sur

les amplitudes, qualifiant ainsi numériquement

la méthode proposée (Figure

5-a).

Grâce à cette procédure il est désormais

possible de faire une synthèse

« multiaxiale » des dommages tout en

réduisant la durée des essais, comme le

Cet article montre que la norme NF

X50-144 actuelle est insuffisante pour

étudier l’endommagement sous sollicitations

combinées. En effet, sa comparaison

avec la méthode proposée montre

son aspect non conservatif si le rapport

des fréquences propres est inférieur à 3

(ce qui est souvent le cas pour des modes

de flexion bi-axiales sur structure axisymétrique)

et dans le cas d’excitations

corrélées (influence du terme croisé).

Ces deux phénomènes cumulés peuvent

provoquer une augmentation de 80% des

pseudo-contraintes.

L’étude montre également que le développement

d’une procédure complète de

spécification et de synthèse d’environnements

multiaxiaux est rendu possible

par :

• Une représentation générale de

l’endommagement (SDF) via une

surface de réponse multiaxes de

chargement ;

Figure 4 : Sections de la surface permettant

la détermination des DSP de retour

Figure 5 : Impact de la réduction du temps d'essai sur la synthèse : écart cible –

retour (a), essai à durée égale (b), division par 10 du temps d’essai (c)

28 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION

Anz_spec_Essai+Simulation_hp_4-2022_sp 12.04.22 12:11 Seite 1

• Une procédure d’anti-dommage permettant de spécifier

des environnements pour bancs d’essais grâce à la

construction de DSP équivalentes en dommages pour

chaque axe. A l’heure actuelle et à notre connaissance il

n’existe aucune procédure équivalente permettant de réaliser

une synthèse de chargements multiaxiaux.

La suite consiste à généraliser la procédure sur les 6 DDL en

prenant en compte le cisaillement dans la DSP de réponse. Parmi

les formulations actuellement envisagées, citons les critères de

Sines [6] et de Crossland [7], ou encore les DSP équivalentes

EVMS [7] ou de Lemaitre [8]. Rappelons que, au même titre que

la norme actuelle, la méthode proposée se base sur des hypothèses

fortes, notamment en considérant que le système répondra

de manière homogène élastique linéaire en tous points, en

négligeant ainsi toutes concentrations de contraintes ou de

phénomènes locaux.

Cette hypothèse est nécessaire pour généraliser cette procédure

à tous systèmes, dans une étape très amont de leur développement.

Il serait souhaitable d’introduire une phase d’identification

numérique du « point chaud », et vérification des termes

d’influence dès les premières étapes de définition du système

étudié. Ce point est licite quand la synthèse d’environnement

est réalisée par le concepteur, plus difficile quand elle provient

d’un maître d’œuvre d’un système porteur, externe à l’entreprise,

impliquant des transferts d’informations parfois sensibles.

Références

Mattias Aimé et Alexis Banvillet (CEA)

[1] AFNOR, « Norme NF X50-144: Démonstration de la tenue

aux environnements », 2019.

[2] C. LALANNE, Vibrations et chocs mécaniques (Tomes I à

VI), Hermes, 1999.

[3] A. D. KIUREGHIAN, « A Response Spectrum Method for

Random Vibration Analysis of MDF Systems », Earthquake

Engineering and Structural Dynamics, 1981.

[4] Z. LUO, H. CHEN ET X. HE, « Vibration fatigue analysis of

circumferentially notched specimens under coupled multiaxial

random vibration environments », Fatigue & Fracture of

Engineering Materials & Structures, 2021.

[5] M. NOBAN ET H. J. E. AL, « Load path sensitivity and

fatigue life estimation of 30CrNiMo8HH », International Journal

of Fatigue, 2011.

[6] S. LAMBERT, « Contribution à l’analyse de

l’endommagement par fatigue et au dimensionnement de

structures soumises à des vibrations aléatoires », 2007.

[7] X. PITOISET, « Méthodes spectrales pour une analyse

en fatigue des structures métalliques sous chargements

aléatoires multiaxiaux », Université Libre de Bruxelles, 2001.

[8] J. GE, Y. SUN ET S. ZHOU, « Fatigue life estimation under

multiaxial random loading by means of the equivalent Lemaitre

stress and multiaxial S–N curve methods », International

Journal of Fatigue, 2015.

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I29


ESSAIS ET MODÉLISATION

SOLUTIONS

Quels moyens

adopter pour simuler

les sollicitations lors

du transport ?

Les produits IMV entendent se présenter

comme des partenaires privilégiés pour

la simulation de transport, qu'il s'agisse

de l’industrie de l’électronique, militaire

ou cosmétique. Cet article présente de

multiples solutions afin de mieux simuler les

multiples sollicitations que subit un produit

durant son transport.

Avec le développement récent de l’informatique grand

public, et l’offre grandissante des plates-formes de

l'e-commerce, l’industrie de la logistique et du

commerce ont dû s’adapter à ce nouveau flux de

marchandises. De la même façon, l’industrie du transport a

dû s’organiser pouvoir livrer partout dans le monde et tenir

les engagements promis aux consommateurs. Pour arriver à

bon port en 24 ou 48 heures, chaque paquet, colis et palettes

subit un nombre toujours plus important de manipulations

humaines ou mécaniques.

Les différentes voies commerciales empruntées par ses colis

ou ses palettes font subir de nombreuses contraintes environnementales.

Au premier rang desquelles les sollicitations

vibratoires, elles peuvent être bien différentes d’une zone géographique

à l’autre. Un paquet qui partirait du centre de la France

pour arriver en Europe de l’Est ou en Russie subit un certain

nombre de sollicitations vibratoires qui peuvent varier selon

les axes empruntés. Un colis venant de Chine voyageant par

conteneur et devant être livré à Londres ne subit pas exactement

les mêmes contraintes que son homologue.

QUELS ENJEUX ?

Quels que soient les axes de transport utilisés, il existe un véritable

enjeu économique pour les industriels. L’équipement électronique

est-il fonctionnel une fois arrivé chez son destinataire ?

Le fond de teint liquide ou en poudre arrive-t-il avec le même

aspect et propriétés définies par les laboratoires ? De même,

le fabricant d’emballages doit s’assurer qu’il protège au mieux

l’équipement, l’outil ou le bijou qu’il transporte.

L’équipement ou produit transporté doit donc survivre à toutes

les contraintes mécaniques qu’il peut subir lors de son transport

telles que sa palettisation dans un entrepôt de logistique,

de son transport dans une camionnette de livraison express,

mais aussi à la chute lors de sa manipulation par un opérateur

ou livreur, le tout associé à des contraintes climatiques.

L’ensemble de ses sollicitations est regroupé dans des normes

30 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


ESSAIS ET MODÉLISATION

qui caractérisent et aident à simuler toutes ces contraintes.

Les industriels comme les fabricants d’emballage doivent être

en mesure de simuler tous ces phénomènes afin de garantir la

protection adéquate.

Plusieurs normes identifient la liste des tests environnementaux

à effectuer :

• ASTM D4169 • ISTA 1 / 2 / 3 / 4 / 5 & 6

• ISO 4180 • IEC 60068-2

• ISO 2247 • ASTM D 999

• ISO 13355

• ASTM D7386

• ISO 8318 • MIL STD 810

QUELLES SOLUTIONS ADOPTER ?

Conscient de ces enjeux, IMV a développé des solutions spécifiques

qui intègre les contraintes liées à ces essais. IMV Corporation

a notamment développé un vibrateur spécifique compacte

capable de répondre aux spécifications d’essai de petits colis

pour les tests Amazon et les normes ISO, JIS, ASTM.

Le système d'essai en vibration compact M-130LS est adapté

aux essais de simulation de transport. Le faible niveau sonore,

sa compacité (1t) tout en préservant

l’intégrité de la bobine. La gamme IMV Serie A & J restent des

vibrateurs conventionnels et sont capables de réaliser les essais

de l’ensemble des industries ferroviaire, aéronautique, spatiale…

Les contrôleurs de vibrations IMV ; K2+ et K2 sprint intègrent

quant à eux dans leur base de données la plupart des normes

de transport. L’opérateur peut ainsi, en quelques clics, lancer

un essai sans risque d’erreurs ●

LES OBJECTIFS À ATTEINDRE

Ces simulations tendent à limiter les coûts liés au rapatriement

d’équipements détériorés, au remboursement d’utilisateurs

insatisfaits ou encore à l’impact sur la réputation de

l’entreprise entachée par une livraison défectueuse. Ces normes

vont même jusqu’à faire des préconisations pour le développement

de nouveaux équipements, appareils ou objets. En effet,

une intégration en amont des contraintes vibratoires dans le

process de développement garantit une meilleure robustesse

et un cycle de développement raccourci. L’intégration de l’emballage

pendant cette étape assure une meilleure adéquation

du produit avec son emballage.

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I31


DOSSIER

ÉVÉNEMENT

Eurosatory rouvre ses portes sur fond

de guerre en Ukraine

Le premier salon mondial de Défense et

de Sécurité terrestres et aéroterrestres

se tiendra du 13 au 17 juin prochain, en

présentiel, au Parc des Expositions de Paris-

Nord Villepinte. Place aux nouveautés de

cette édition marquée par un conflit qui

s'enlise en Ukraine.

Helped by Coges Events :

un nouveau concept pour

l'édition 2022

De retour après une édition 2020 annulée pour cause

de pandémie, Eurosatory signe son grand retour

dans un contexte malheureusement marqué par la

guerre en Ukraine. Pour rappel, Eurosatory est le

salon leader mondial offrant des produits et services à destination

des forces armées, des forces de sécurité, mais aussi pour

les personnels de la sécurité civile, des douanes, de la sûreté et

de la sécurité privée.

Plus de 200 délégations officielles de haut niveau représentant

plus de 90 pays sont invitées ainsi que des organisations internationales

: l’Union européenne, l’Otan, les Nations unies et

l’Organisation pour la sécurité et la coopération en Europe. De

nombreux VIP Experts tels que les experts techniques natio-

En 2022, Eurosatory mettra encore plus en valeur la réponse

aux problématiques de crises avec le nouveau démonstrateur

« Helped by Coges Events » - Humanitary Emergency Logistic

Project and Eco Development. Présenté pour la première fois, ce

démonstrateur rassemble des systèmes industriels ainsi que des

innovations civiles à haut niveau de maturité. Il a pour ambition

de démontrer la capacité à fournir une solution complète et

rapide d’aide et de soutien lors de la gestion de crises multiples

et complexes.

32 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

naux, les directeurs de la sécurité des entreprises privées, les

directeurs de centres d’essais ou encore les directeurs de service

d’incendie et de secours sont attendus à Villepinte.

À ce jour, 1 000 exposants sont déjà inscrits représentant 54 pays

dont 25 pavillons nationaux : Allemagne, Australie, Autriche,

Belgique, Bulgarie, Corée du Sud, Croatie, Espagne, Estonie,

États-Unis, Finlande, Italie, Lettonie, Lituanie, Pakistan, République

Tchèque, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie.

VÉRITABLE PLATEFORME D’ÉCHANGES ET DE MATÉRIELS

Comme à chaque édition, en 2022, de nombreux équipements et

matériels seront exposés en réel sur les stands. Pour davantage

de visibilité, de nouveaux pôles technologiques sont créés pour

cette édition : la Cyber, l’Ingénierie et la Fabrication, le Médical/

Santé, la Sécurité civile et la Lutte contre l’incendie.

Les derniers développements et les principales tendances en

matière de technologies de défense et de sécurité seront également

présentés lors des démonstrations dynamiques extérieures,

véritable spécificité du salon. Sur un terrain dédié et durant toute

la semaine du salon s’alterneront des démonstrations dynamiques

d’industriels et d’institutionnels.

Outre le conseil aux entreprises, Eurosatory propose pour 2022

plusieurs services de networking afin de faciliter les rencontres

entre individus mais aussi entre les entreprises et les acheteurs

lors de rendez-vous d’affaires pré programmés. « Optimiser son

temps en identifiant les bonnes personnes et en planifiant ses

rendez-vous à l’avance est le gage d'un salon réussi », affirme-t-on

au sein de l'organisation ; d'autant que la période actuelle propice

à l'accélération des programmes militaires et des nouveaux projets

impose un « networking » peut-être plus soutenu qu'auparavant.

L’INNOVATION AUTOUR DE LA DÉFENSE ET LA SÉCURITÉ

DU FUTUR

Eurosatory est une occasion unique de présenter ses nouveautés,

pas moins de 500 nouveaux produits et systèmes sont habituellement

dévoilés pour la première fois aux participants. 2022 ne

devrait pas faire exception. En plus des entreprises et des PME,

près de 80 start-ups seront rassemblées sur l’Eurosatory Lab et

sur le stand du Gicat dans le cadre du cluster « Generate ».

Pas moins de 70 conférences et pitchs exposants seront organisés

pendant les cinq jours du salon avec la présence de plus de

150 intervenants. Des experts de haut niveau, des militaires de

haut rang, des représentants du gouvernement et de l’industrie

débattront d’une grande diversité de questions stratégiques. ●

Propos recueillis par Olivier Guillon

Un carrefour d’échanges incontournable pour les experts,

les ingénieurs et les techniciens de l’environnement

Rejoignez-nous

pour enrichir vos connaissances et participer activement à la promotion, à la

diffusion et à la mise en œuvre au sein de l’industrie française des dernières

techniques d’essais et de simulation de l’environnement.

Nos adhérents bénéficient de réductions substantielles sur les tarifs

de nos stages de formation, journées techniques, colloques, salons,

ouvrages et guides techniques.

Depuis 1967, nous avons formé plus de 6 000 scientifiques, ingénieurs

et techniciens. Nos formations sont dispensées par les meilleurs experts

du moment, sélectionnés au sein des sociétés et laboratoires français

de pointe.

Qui est concerné par notre activité ?

• Les laboratoires d’essais, les équipementiers,

les concepteurs et intégrateurs de systèmes

• Les scientifiques, ingénieurs et techniciens

en charge de la conception, des essais,

de la fabrication et de la qualité

• Les concepteurs, constructeurs et vendeurs

des moyens d’essais

• Les étudiants et les enseignants

Association pour le développement des Sciences et Techniques de l’Environnement - Association régie par la loi 1901

1, place Charles de Gaulle - 78180 MONTIGNY LE BRETONNEUX - www.aste.asso.fr - Tel : 01 61 38 96 32

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I33


DOSSIER

L'INTERVIEW

Vers plus d’essais

hybrides et

d’interopérabilité au

sein de la DGA

pour des évaluations de

« bout en bout »

Chargée d’équiper les forces armées de façon

souveraine et de préparer le futur des systèmes

de défense, la Direction générale de l’armement

(DGA), premier investisseur de l’État (23,5 Md€

de commandes à l’industrie en 2021), conduit

plus d’une centaine d’opérations d’armement par

an permettant de fournir aux armées françaises

l’ensemble des équipements nécessaires à la

réalisation de leurs missions. Elle assure la

maîtrise d’ouvrage des systèmes d’armes sur

toute la durée de vie des programmes, de leur

préparation à leur utilisation tout au long de

leur vie. Deux ingénieurs (civil et militaire) font

le point sur les évolutions de leur métier en

matière d’essais et de simulation.

QUELLES FONCTIONS EXERCEZ-VOUS AU SEIN DE

LA DGA ?

Raphaël, ingénieur en chef de l’armement :

Je suis responsable du métier « simulations et informatique

des essais » qui compte près de 230 personnes travaillant

sur l’ensemble des sites. Je travaille à la direction technique

au centre DGA Ingénierie des projets. Parmi mes principales

attributions figure la définition de la stratégie de

simulation, pour soutenir la conduite des opérations d’armement.

Je contribue aussi au chantier de transformation

numérique de la DGA concernant l’ingénierie des essais.

Baptiste, ingénieur civil :

Je suis responsable du département en charge de la simulation

numérique pour les essais du combat collaboratif

terrestre, au sein du centre DGA Techniques terrestres.

DANS LE CONTEXTE DE GUERRE, COMME EN CE MOMENT

EN UKRAINE, QUEL RÔLE JOUE LA DGA ?

Dans le cadre de la conduite des opérations d’armement, la

DGA spécifie, évalue et teste dans ses centres d’expertise et

d’essais tous les équipements de défense produits par les industriels

depuis la phase de spécification jusqu’à leur livraison aux

armées. Concernant l’Ukraine, la DGA se tient prête à effectuer

si nécessaire, en fonction des enseignements qui seront

tirés du conflit, de nouveaux essais ou expertises sur les équipements,

actuels ou futurs, destinés aux armées.

DE QUELS TYPES DE MOYENS D’ESSAI DISPOSEZ-VOUS

ET QUE TESTEZ-VOUS ?

Raphaël : La DGA dispose de dix centres d’expertise et d’essais

dotés de moyens d’évaluation des systèmes de défense (drones,

missiles, aéronefs, sous-marins, navires de surface, véhicules,

systèmes d’information, satellites…). Le centre DGA Ingénierie

des projets est, quant à lui, le centre référent pour l’architecture

technique des systèmes d’armes. À ce titre, il élabore

les méthodes et les outils partagés en matière d’ingénierie de

systèmes et de simulation numérique. Les experts et architectes

du centre interviennent le plus souvent au cœur des équipes

de programme mais assurent également des activités d’appui

à l’innovation, de soutien à l’export, de prospective, de soutien

à l’autorité technique, concourant ainsi à toutes les missions

de la DGA.

Nous utilisons des outils d’ingénierie système permettant la

modélisation d’architecture, la gestion des exigences, des tests

ou des faits techniques. Nous proposons aussi aux différents

34 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

Cabine de simulation permettant de reproduire

une multitude de scénarios

centres un socle commun et interopérable de services de simulation

numérique : des outils de simulation technico-opérationnelle,

des services de simulation de la situation tactique et des

environnements synthétiques. .

©DGA

Baptiste : Le centre DGA Techniques terrestres, implanté à

Bourges et Angers, accueille le laboratoire du combat collaboratif

terrestre. Basé sur des moyens d’essais réels et divers

outils de simulation numérique, cette capacité technique a été

mise en place pour soutenir les programmes d’armement afin

de préparer les futurs systèmes de combat terrestre en abordant

toutes les phases de leur développement, de la conception

à la qualification.

Le recours à des environnements simulés permet de réaliser des

expérimentations au plus proche des conditions réelles d’utilisation

des futurs systèmes, dont plus spécifiquement ceux développés

dans le cadre du programme d’ensemble SCORPION et

du combat collaboratif terrestre. Le degré de réalisme est inédit.

Pour ce faire, nous utilisons trois grandes capacités de simulation

numérique. La première concerne la simulation dite

immersive. Celle-ci s’appuie sur notre simulateur Sispeo, qui

permet de réaliser des mises en situation très réalistes pour

aider à la capture des besoins (fonctionnels et ergonomiques).

Lors de ces expérimentations, des opérationnels de l’armée de

terre sont placés dans des cabines de simulation représentatives

des postes d’équipage pour jouer un scénario opérationnel.

Deuxième grande capacité, la simulation constructive (en phase

amont ou d’évaluation) qui consiste à évaluer les algorithmes

du combat collaboratif terrestre en simulant des phases d’engagement

face à une menace. L’intérêt de ce type de simulation

est de pouvoir jouer un nombre important de scénarios différents

dans un environnement entièrement maîtrisé.

Enfin vient la simulation hybride. Elle est utilisée principalement

lors des phases d’évaluation finale avant la qualification

d’une nouvelle fonctionnalité. Dans ce cas, les essais réalisés

sur notre polygone d’essais mettent en œuvre des moyens réels

et des moyens de simulation pour simuler, typiquement, des

menaces ou d’autres systèmes d’armes absents.

QUELLES SONT VOS PERSPECTIVES POUR 2022 ET LES

ANNÉES À VENIR ? COMMENT COMPTEZ-VOUS ADAPTER

VOS ACTIVITÉS LIÉES AUX ESSAIS ?

En matière d’évolution de nos métiers, nous pouvons dire que

depuis plusieurs années les solutions progressent vers toujours

plus de numérisation. Celle-ci s’accélère en même temps que le

fonctionnement en réseau, à l’exemple du SCAF 1 et de son cloud

de combat. Au sein de ce cloud, l’avion de combat nouvelle génération

sera accompagné de remote carriers (des drones autonomes),

connectés avec des avions de surveillance et des centres

de commandement. Il en est de même pour le programme Scorpion

qui comprend un ensemble de véhicules (Griffon, Serval,

Jaguar…) collaborant à la fois pour mieux se protéger et pour

mieux riposter face aux menaces.

Raphaël : Dans ce cadre, nos moyens de simulation et d’essais

doivent s’adapter pour tester des comportements de bout

en bout. Ceci implique un effort sur l’interopérabilité de nos

moyens, effort d’autant plus nécessaire que les opérations se

déroulent de plus en plus dans un cadre interarmées et « interalliés

». Ce contexte conduit aussi à développer de plus en

plus des essais hybrides où les systèmes réels sont immergés et

stimulés par un environnement simulé, illustrant la synergie

importante entre essais et simulations.

Parmi les travaux en cours, nous travaillons actuellement à une

expérimentation distribuée multi-milieux s’appuyant sur l’interopérabilité

entre différents centres de la DGA.

Ces premiers travaux appellent, dans les 5 prochaines années, à

améliorer encore nos moyens pour gagner en efficacité et réactivité

dans la mise en œuvre de ces expérimentations complexes.

Des actions sont ainsi identifiées au niveau des services réseaux

pour la connectivité, la sécurité et les performances. Un autre

pan d’actions concerne l’adoption d’un approche moderne

« MSaaS » (Modelling and Simulation as a Service). Ce paradigme,

poussé par l’OTAN et intrinsèquement interopérable,

s’appuie sur des technologies du cloud (virtualisation, clients

légers) pour réduire drastiquement les cycles de mise au point. ●

1. Système de combat aérien du futur

Propos recueillis par Olivier Guillon

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I35


DOSSIER

MÉTHODOLOGIE

Les principes de la MBD

au cœur de la maintenance prévisionnelle des

équipements critiques embarqués sur les

systèmes d’armes terrestres

Deux fois récompensés en

2021 (Trophée OrNormes

et prix AAT), les travaux

menés par Bruno Colin

(Nexter) et Pascal Lelan

(DGA-TT) sur la Méthode

des blocs disjoints (MBD)

visent à évaluer la durée

de vie opérationnelle des

systèmes en fonctionnement

en environnement vibratoire

et chocs.

CONTEXTE ET ENJEUX

Les industriels du secteur défense sont

engagés depuis plusieurs années sur le

coût de possession «TCO : Total Cost

Ownership» des systèmes d’armes,

correspondant au coût du cycle de

vie de leur produit. Ce dernier prend

en compte, outre le coût d’acquisition,

les coûts directs et indirects

de fonctionnement, de formation

et de maintenance du produit, qu’il

convient désormais de réduire efficacement,

tout en garantissant l’accroissement

des exigences de fiabilité et de

disponibilité auxquels sont soumis

les développements militaires. Ainsi

pour s’inscrire dans ces objectifs de

performances accrues, la politique de

maintien en condition opérationnelle

(MCO) des systèmes d’armes terrestres

s’oriente favorablement vers une main-

© xxx

Bruno Colin

Expert acoustique

au sein du groupe

Nexter

tenance prévisionnelle (Figure 1), alors

que cette dernière était traditionnellement

régie et organisée autour des

concepts de maintenance corrective,

pour le milieu terrestre.

Les nouveaux matériels terrestres

(Griffon, Jaguar du programme Scorpion)

sont beaucoup plus complexes

que les générations précédentes.

Figure 1 : Concepts de maintenance

(EN13306, Janvier 2018)

Ils sont de ce fait dotés d’équipements

électroniques sensibles, exposés

de surcroît à des environnements

d’usage incertain et très sévères. Pour

des raisons évidentes de réduction

de coûts d’acquisition des systèmes

d’armes, ces équipements sensibles

sont issus désormais du secteur civil

et donc peu militarisés comme par le

passé, nécessitant une modification

profonde du MCO-Terrestre, qui est

d’ailleurs une des priorités claires de

la Loi de Programmation Militaire

(LPM) 2019-2025. Cette réflexion

conduit donc à repenser la répartition

des rôles entre l’armée et l’industrie

d’armement, en matière contractuelle

de façon à mieux responsabiliser les

acteurs de la maintenance par la mise

en place de contrats plus globaux, et

36 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

par l’application de méthodes émergentes,

s’inscrivant dans le cadre de

la numérisation des services.

Passage de la maintenance corrective

à la maintenance prévisionnelle

La maintenance prévisionnelle est

aujourd’hui très présente dans tous

les secteurs industriels français et est

au cœur de la maintenance du futur

(4.0), grâce notamment à l’avènement

de la transformation numérique, basée

sur les techniques d’intelligence artificielle.

Elle s’articule aujourd’hui autour

des tâches fondamentales de la PHM

(Pronostic and Health Management)

définies par le modèle de Zio (Figure

2), et dont les principes sont intégrés

à la norme NF ISO 13374 de 2003 :

Figure 2 : Concept de PHM (NF ISO 13374,

2003)

Ce processus clé de la maintenance

prévisionnelle reste pourtant difficilement

transposable dans le secteur

de défense terrestre, compte tenu

du contexte et des enjeux présentés

précédemment. En effet, confrontés

à l’intégration d’équipements COTS

(Components-Off-the Shelf), imposés

par son client, le systémier-intégrateur

reste trop souvent confronté à

l’impossibilité de :

• surveiller et de diagnostiquer

l’état fonctionnel et/ou structurel

de l’équipement critique sans

information complémentaire

du fournisseur concernant la

détection de signaux faibles ou

de signatures caractéristiques

d’un état de dégradation équipement,

nécessitant une bonne

connaissance des mécanismes

de dégradation et de ses seuils

acceptables,

• pronostiquer l’état de santé courant

de l’équipement critique,

en estimant le potentiel restant

(RUL : Remaining Useful Life),

nécessitant l’apprentissage préalable

de tous les états de dégradation

possibles de l’équipement

avant défaillance, dans des

conditions d’utilisation et d’environnement

variées et représentatives

du domaine d’emploi

associé au porteur terrestre sur

lequel l’équipement critique est

installé.

Ainsi dans le secteur de la défense,

la maintenance prévisionnelle, basée

sur des stratégies classiques de types «

modèles physiques » ou « data-driven

» ne peut donc s’appliquer qu’à des

équipements COTS :

• avec Retex opérationnel important

dès lors qu’ils sont issus

d’un marché de masse, propre

au secteur d’activité civil, et que

l’on ne peut souvent pas intégrer

sans action de réingénierie

partielle, de manière à les adapter

aux conditions d’emploi très

spécifiques au secteur défense

(tirs d’armes, agressions IED,

impacts balistiques…)

• sans Retex opérationnel, mais

possédant une base de connaissances

suffisante sur les mécanismes

de dégradation, liés à

leur conception et qui constituent

à ce jour des données

difficilement contractualisables

dans un contexte de politique

économique d’achat très

contraint, au niveau du secteur

défense.

PHM HYBRIDE NEXTER, BASÉE

SUR LES DONNÉES TECHNIQUES

DU PROCESSUS DE QUALIFICATION

DES ÉQUIPEMENTS CRITIQUES

Pour contourner les difficultés rencontrées

dans la mise en place des principes

de la maintenance prévisionnelle

évoquées précédemment, Nexter

Systems s’est alors attaché à développer

les tâches de surveillance,

de diagnostic et de pronostic de sa

PHM Hybride, en s’appuyant favorablement

sur les données techniques

acquises par ses fournisseurs, au titre

du processus de qualification de leurs

équipements critiques, décrit par la

norme NF X50-144, contractualisée

par notre client français dans le cadre

de ses programmes d’armement.

Déroulés autour d’essais en environnement

mécanique et/ou climatique

forfaitaires, voire personnalisés, ces

derniers sont aujourd’hui réalisés en

laboratoire, avec une surveillance

systématique du fonctionnement

de l’équipement sous « stress » par

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I37


DOSSIER

le fournisseur, qui s’assure que les

performances de toutes ses fonctions

techniques restent bien à l’intérieur

des tolérances requises et spécifiées

par le systémier-intégrateur. En s’appuyant

sur les marqueurs d’endommagement

de type SRE (Spectre de

Réponses Extrêmes) et SDF (Spectre

de dommage par Fatigue) à risque

de dépassement, calculés par l’approche

MBD développée par Nexter

Systems (NF X50-144-3), il est désormais

possible d’évaluer par calcul les

potentiels d’endommagement seuils

que l’équipement critique se doit de

ne pas dépasser en service pour éviter

tout risque de dysfonctionnement :

• fonctionnel, gouverné par une

surveillance du SRE seuil (défaillance

par dépassement d’une

contrainte extrême au cours du

profil d’emploi),

• structurel, gouvernée par une

surveillance du SDF seuil (défaillance

par endommagement

par fatigue au cours du profil

d’emploi).

Ces valeurs spectrales de SRE et de

SDF seuils, construites à partir des

plans de validation contractuels

des fournisseurs sont de nature à

permettre le monitoring d’équipements

critiques non plus sur des

données propres à la définition de

l’équipement (car peu voire non disponibles),

mais sur des données indirectes

de mesures accélérométriques

générées par le porteur, en situation

opérationnelle que le systémier-intégrateur

peut désormais acquérir

sans difficulté pour nourrir sa PHM

Hybride. La maintenance conditionnelle

devient de fait accessible sur

tout système d’armes terrestre, pour

les équipements dont les mécanismes

de dégradation sont favorablement

corrélés aux agents d’environnement

mécanique des situations d’emploi

opérationnelles. Elle sous-tend néanmoins

la mise en place de capteurs

HUMS incluant les techniques calculatoires

de la MBD proposées désormais

« Pour passer de cette

maintenance conditionnelle

à une maintenance

prévisionnelle, des efforts

complémentaires ont été

nécessaires. »

par la norme NF X50-144-3 publiée

en 2021.

En revanche, pour passer de cette

maintenance conditionnelle à une

maintenance prévisionnelle (Figure

1), des efforts complémentaires ont été

nécessaires pour pouvoir extrapoler

dans le temps les marqueurs d’endommagement

courant de type SRE et SDF,

en fonction d’une projection d’emploi

décidée par les opérationnels en cours

de mission. Cette tâche de pronostic

du modèle de Zio implique en effet

l’utilisation d’un modèle prédictif des

marqueurs de type SRE et SDF, associés

à l’état de santé de l’équipement

monitoré. Cet état de santé prédictif

nécessite donc de savoir :

• classifier l’usage du produit sur

lequel est intégré l’équipement

critique. Cette classification est

réalisée en s’appuyant sur les

techniques de classification non

supervisée K-means appliquées

directement sur la mesure accélérométrique,

acquise au travers

d’un découpage en blocs de donnée,

cohérent avec celui retenu

par l’approche MBD associée

aux marqueurs d’endommagement

courant. Cette classification

K-means est réalisée pour

chaque bloc de donnée sur des

descripteurs scalaires, calculables

par des approches statistiques

classiques (valeur RMS,

Facteur de Crête FC, SKEW,

Kurtosis, Facteur d’irrégularité

FI…) et que l’on vient optimiser

par une analyse de corrélation

multidimensionnelle (Figure 3).

• estimer le caractère probabiliste

(statistique) des marqueurs

d’endommagement retenus

pour décrire l’état de santé de

l’équipement critique, vis-à-vis

d’un enchaînement chronologique

de situations d’usage défini

par le chef d’engin en cours

de mission afin d’en garantir son

succès ou par un responsable de

gestion de flotte afin de proje-

Figure 3 : Classification des usages par K-means

38 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

Figure 4 : Jaguar (Scorpion) en Situation

Tout-Terrain

cette dernière corresponde néanmoins

à une solution pérenne pour favoriser

l’émergence d’une ligne de capteurs

intelligents, calée sur les principes de

la « PHM Hybride » exposés précédemment,

en couvrant les besoins du

secteur défense, en termes de dynamique

capteur et de bande passante.

ter les véhicules les plus fiables

pour la mission du lendemain.

Cette estimation est assurée par

les fondements scientifiques

de la MBD qui modélise le caractère

statistique des données

courantes de type SRE et SDF,

en s’appuyant sur des techniques

d’extrapolation statistique gouvernées

respectivement par la

Théorie des valeurs extrêmes

(TVE) et le Théorème central

limite (TCL).

Ces principes ont été démontrés avec

succès en ce qui concerne l’intégration

d’équipements sensibles (munitions,

boitiers électroniques et poste

de communication…) associés aux

programmes Scorpion (Figure 4) et

VBCI Réno en cours de réalisation à

Nexter Systems.

ÉMERGENCE D’UNE TECHNOLOGIE

DE CAPTEURS INTELLIGENTS

DANS LE DOMAINE DU HUMS

EQUIPEMENT

La production massive de données,

inhérente à cette démarche, et son

traitement temps réel basés sur des

approches calculatoires très gourmandes

en temps de calcul, nécessitent

la mise en place d’une architecture

capteur très particulière. Grâce au

progrès de miniaturisation des MEMS

(Micro Electro Mechanical System) et

à l’augmentation de la performance de

leurs éléments sensibles, il semble que

Par ailleurs, la possibilité de mettre en

œuvre à terme de l’intelligence artificielle

embarquée (edge AI) au sein de

MEMS, avec une électronique basse

consommation (hardware et firmware)

est de nature à rendre cette technologie

innovante accessible aux produits

du secteur défense mais également à

ceux du secteur civil (automobile et/ou

ferroviaire, etc.), qui aura pour conséquence

d’en réduire le coût d’acquisition.

Cette technologie de capteurs intelligents

risque à l’avenir de s’accélérer

très vite avec l’avènement des

puces neuromorphiques, intégrant

des capacités d’auto-apprentissage,

comme celles développées par Intel,

dont les performances en vitesse de

calcul permettront de réduire favorablement

leur besoin en énergie,

qui reste un des points critiques du

monitoring de masse sur les systèmes

d’armes terrestre ●

Nota

Ce travail sur les capteurs intelligents et

la méthodologie « PHM Hybride » ont été

récompensés par le Trophée OrNormes

2021 (Catégorie Numérisation Maîtrisée),

décerné par l’Afnor à la société Nexter

Systems le 14 octobre 2021 (Musée des

Arts forains, Paris 12 e ) et par le prix AAT

2021 Ingénieur général Chanson le 26

novembre 2021 (FID, Porte de Champerret,

Paris 17 e )

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I39


DOSSIER

RETOUR D'EXPÉRIENCE

Effet de la bulle sous-marine sur les suspensions

d’équipements embarqués sur bâtiments de surface

et sous-marins

Les spécifications de chocs de grenadage ne prennent jamais en compte l’effet de bulle qui

suit le choc primaire. Cela peut avoir pour conséquence de sous-estimer les débattements

des suspensions des équipements soumis à ces chocs. Et ce notamment dans le cas où il y a

couplage entre une des fréquences d’excitation de la bulle et un des modes de suspension.

Pour réduire les débattements des suspensions, une solution consiste à augmenter

l’amortissement en employant des dispositifs amortisseurs non dépendant de la vitesse de

déformation.

SUSPENSIONS DES ÉQUPEMENTS À BORD DES

BÂTIMENTS DE SURFACE ET SOUS-MARINS

Les suspensions disposées entre le carlingage et les équipements

sensibles, embarqués sur les navires de guerre, ont une

double fonction :

• Filtrer le choc de grenadage qui se produit à proximité

du bâtiment de sorte que les accélérations dites « résiduelles

» obtenues sur les équipements restent inférieures

à une dizaine / quinzaine de g (g : accélération

de la pesanteur)

• Filtrer les vibrations générées par les machines tournantes

et transmises à la coque

Les 6 modes de suspension (il y a autant de modes que de degrés

de liberté) sont généralement situées aux basses fréquences dans

la bande [2 – 15 Hz]. Explosion sous-marine et action sur les

structures d’un navire

Une explosion sous-marine, produite par un grenadage, génère

une onde de choc et une bulle de gaz qui remonte vers la surface

en pulsant.

Figure 1 – Explosion sous-marine

De façon schématique, on représente sur la figure ci-après l’évolution

de la pression enregistrée au cours du temps ainsi que

l’évolution de la bulle de gaz.

Figure 2 – Représentation schématique de l’évolution de la pression

au cours du temps

L’ONDE DE CHOC PRIMAIRE A UNE DURÉE GLOBALE DE

QUELQUES DIZAINES DE MILLISECONDES. TANDIS QUE

L’ONDE DE PRESSION SECONDAIRE DURE PLUSIEURS

SECONDES.

L’onde de choc, en heurtant le bordé d’un navire, met celui- ci

en mouvement :

• Localement, le bordé se déforme et s’enfonce

• Globalement, le choc se transmet à travers la structure

40 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

Figure 3 – Pression incidente et vitesse

du navire et se propage à tout l’ensemble.

La bulle a deux effets principaux sur les structures : elle engendre un violent flux

d’eau dans son voisinage proche et elle oscille fortement en émettant des ondes de

pression secondaire.

L’expérience montre qu’il est commode et réaliste de décrire le mouvement de la

structure, sous l’effet d’un choc sous- marin, par sa vitesse en fonction du temps.

Celle-ci, pour un bordé rigide, pour lequel la période propre est très inférieure à la

constante de temps de l’onde de choc, est directement proportionnelle à la pression.

D’un point de vue réponse des structures, le flux et reflux des masses d’eau entourant

la bulle est assimilable à un signal périodique trapézoïdal dont la fréquence fondamentale

est de quelques Hz.

On peut donc envisager la concordance des pulsations de la bulle avec celles propres

aux suspensions des équipements.

SPÉCIFICATIONS DE CHOCS PAR EXPLOSION SOUS-MARINE ET ACTION DE

CELLES-CI SUR LES SUSPENSIONS DES ÉQUIPEMENTS

La plupart des spécifications qui formalisent les chocs par explosions sous-marines,

ne prend en compte que l’onde de choc primaire et éventuellement les effets de

celle-ci sur les résonances de carlingage et/ou de passerelles (de l’ordre de 10/20 Hz).

Le choc primaire est décrit par une variation de vitesse (de 1 à 10 m/s) sur une durée

inférieure à une dizaine de millisecondes.

Sur la figure qui suit, est représenté un choc primaire dont la variation de vitesse est

de 10 m/s sur une durée de 1 ms.

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I41


DOSSIER

Dans le cas où la fréquence propre de la suspension est égale à

5 Hz, il en résulte une accélération résiduelle à peu près égale

à 2.5 g

Zone 2 dite à vitesse constante équipements, dont les

fréquences propres sont situées dans la bande [80-280 Hz]

subissent une déformation à la vitesse de 10.5 m/s

Figure 4 – déplacement, vitesse et accélération d’un choc primaire

de 10 m/s

Le SRC (Spectre de Réponse au Choc) associé à ce choc, représenté

en déplacement en fonction de la fréquence, est donné

sur la figure suivante :

Zone 3 dite à accélération constante : les équipements,

dont les fréquences propres sont supérieures à 280 Hz subissent

une accélération de 1 850 g. Ainsi un équipement rigide, fixé

rigidement sur le carlingage, voit des efforts aux liaisons d’une

valeur égale à environ 2 000 fois son poids propre ! C’est une

des raisons pour laquelle, selon la classe et la sensibilité de

l’équipement, on préférera monter les équipements sur suspensions

élastiques.

PRISE EN COMPTE DE L’EFFET DE LA BULLE SUR LES

SUSPENSIONS DES ÉQUIPEMENTS

Sur la figure qui suit, est représenté un choc primaire avec effet

de bulle. Le déplacement maximal n’est plus de 26 mm mais de

200 mm porté par une sinusoïde amortie non linéaire.

Figure 5 – SRC en déplacement (5 % de l’amortissement critique)

L’interprétation de ce SRC se fait de la façon suivante :

Zone 1 dite à déplacement constant les équipements dont

les fréquences propres sont inférieures à 80 Hz, soumis au choc

primaire décrit ci-dessus, subissent une déformation de 24 mm

dans la direction du choc. Cela signifie que les équipements

montés sur suspension, qui ont leurs 6 fréquences propres généralement

comprises dans la bande [2-15 Hz], voient les plots

et/ou amortisseurs se déformer de 24 mm. Et ce, en transmettant

à l’équipement, dans la direction du choc, une accélération

« résiduelle » réduite et égale à :

Figure 6 – déplacement, vitesse et accélération d’un choc de 10 m/s

avec effet de bulle

L’intégrale de Fourier de l’accélérogramme, dans la bande [0-10

Hz], est donnée sur la figure 7. Elle met en évidence un spectre

harmonique avec deux pics principaux situés aux très basses

fréquences : 1.45 et 2.9 Hz.

Avec :

Figure 7 – Représentation

de Fourier de

l’accélérogramme

de choc avec effet de

bulle

42 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

Le SRC (Spectre de Réponse au Choc) associé à ce choc, représenté

en déplacement en fonction de la fréquence, est donné

sur la figure suivante.

Il fait clairement apparaitre une amplification des déplacements

dans la bande [0-10 Hz] qui correspond en partie au positionnement

des fréquences de suspension.

Dans le cas où un des 6 modes de suspension est calé à la

fréquence de 2.7 Hz avec un amortissement représentant 5 %

Référence

Figure 8 – SRC en

déplacement (5 %

de l’amortissement

critique)

Thèse de doctorat en mécanique – Interaction fluide / structure :

application aux exposions sous-marines en champs proche –

Guillaume Barras 2012.

de l’amortissement critique, le débattement de la suspension

est égal à 82 mm. Ce qui représente une valeur plus de 3 fois

supérieure à la valeur de 24 mm de déformation correspondant

au choc primaire.

SOLUTIONS POUR RÉDUIRE LES DÉBATTEMENTS

Plusieurs solutions peuvent être envisagées :

• Limiter ceux-ci par la mise en place de butées de fin de

course. Avec pour conséquence une augmentation importante

des accélérations résiduelles transmises aux

équipements lors des impacts sur les butées

• Augmenter les fréquences de suspension de façon à «

sortir » les 6 modes de suspension de la bande [0-10 Hz].

Avec pour conséquence une augmentation des accélérations

résiduelles et une dégradation des performances au

filtrage des vibrations

• Augmenter significativement l’amortissement des suspensions

jusqu’à 15 / 20 % de l’amortissement critique en

privilégiant des dispositifs amortisseurs où la dissipation

n’est pas dépendante de la vitesse de déformation.

Cette dernière solution présente l’avantage de limiter les accélérations

résiduelles transmises aux équipements à des valeurs

qui restent inférieures à une quinzaine de g. ●

Jean-Michel Courzereaux (Socitec France)

PUBLI REPORTAGE

Interface Concept

exposera ses solutions

sur le salon Eurosatory

NOTRE CŒUR DE MÉTIER

Interface Concept est une entreprise française spécialisée dans la

conception et la fabrication de cartes et systèmes embarqués haute

performance, dédiés aux applications industrielles, aéronautiques

et militaires. La société commercialise des commutateurs 1, 10 et

40 Gigabit Ethernet, des cartes processeurs et des cartes FPGA « sur

étagère » (COTS), basés sur des standards industriels (3U/6U, VPX,

cPCI, VME, FMC, XMC, PMC).

NOS PRODUITS

Interface Concept développe et

fabrique l’ensemble des briques

matérielles et logicielles nécessaires

à la réalisation de calculateurs haute

performance pour des applications

temps réel : des frontaux analogiques

à base de FPGA Xilinx, des cartes de

traitement multiprocesseur (cartes

CPU Intel et ARM), des cartes de communication à haut débit

(commutateurs Ethernet). Ces cartes sont conçues pour des environnements

durcis (choc, vibration, gamme de températures élevée).

NOS SERVICES

Nous modifions nos cartes électroniques selon les exigences des

clients, et réalisons des cartes sur mesure. Nos ingénieurs assurent

un support et une assistance technique de nos produits.

NOS APPLICATIONS

Militaires, aéronautiques, navales, industrielles (radar, guerre électronique,

Intelligence Artificielle, Cyberdéfense).

NOS RÉFÉRENCES

Intégrateurs, grands groupes, équipementiers industriels et de Défense.

Les produits d’Interface Concept sont déployés dans de nombreux

programmes de Défense en France et à l’étranger, et sont distribués

dans une vingtaine de pays.

RETROUVEZ-NOUS SUR NOTRE STAND N°687

HALL 6 ALLÉE F !

Interface Concept 3, rue Félix Le Dantec 29000

QUIMPER | Tel. +33 (0)2 98 57 30 30

www.interfaceconcept.com

Contact : Franck Lefèvre – Directeur commercial

(flefevre@interfaceconcept.com)


PUBLI REPORTAGE

METRAVIB

Engineering, partenaire

des industriels de la

Défense

Division du groupe ACOEM focalisée sur

les prestations d’ingénierie en acoustique,

vibrations et caractérisation des matériaux,

Metravib est régulièrement consulté par

les industriels de la Défense. De réels

partenariats se sont noués pour traiter les

problématiques de bruit, de vibrations et de

fiabilité de structures.

Jaguar

©Nexter-Arquus-Thales

Initialement engagé aux côtés de la DGA sur le programme

de discrétion acoustique des SNLE, Metravib a su diversifier

ses compétences au bénéfice de multiples secteurs industriels,

accompagnant ses clients durant les différents stades

du cycle de vie d’un équipement (conception, réalisation, tests et

validation). Voici un aperçu du type de prestations réalisées par

nos équipes sue les véhicules militaires.

RÉDUIRE LES VIBRATIONS, AMÉLIORER L’ACOUSTIQUE

HABITACLE

Le premier exemple concerne une problématique de niveau sonore

dans l’habitacle d’un véhicule blindé léger. Metravib a procédé

à une instrumentation fine du véhicule (microphones, accéléromètres,

capteurs à fil, jauges de contraintes…) pour réaliser

des mesures en conditions opérationnelles. Leur exploitation a

permis la mise en évidence d’un élément de la structure entrant

en résonance, car mécaniquement lié à la source d’excitation principale.

La mise en œuvre d’une modification adaptée conduit à

la suppression d’une excitation de mode propre de la structure,

résolvant le problème.

Classification des usages Véhicule par

mesure indirecte (capteur virtuel)

Parfois, une simple variation de masse et/ou de raideur produit l’effet

escompté. Mais le plus souvent, une étude plus complète doit

être menée pour dimensionner par calcul la solution proposée,

ensuite validée sur le terrain.

AMÉLIORER LA FIABILITÉ DES ÉQUIPEMENTS

La maîtrise des vibrations joue également un rôle essentiel sur

la longévité des structures fortement sollicitées (notamment les

suspensions de train avant/arrière).

Metravib, particulièrement impliqué sur cette thématique, propose

une approche innovante de type HUMS (Health Usage Monitoring

of Structures) pour adresser les questions posées par les industriels.

Ainsi, une étude dédiée à l’analyse du comportement de la suspension

a permis d’obtenir des résultats prometteurs, appuyés sur :

• Des tests effectués sur des pistes représentant différentes

conditions environnementales et un nombre important de

données collectées pour appliquer une méthode d'apprentissage

supervisé

• Une méthodologie basée sur une approche physique du

comportement dynamique de la suspension, débouchant

sur des indicateurs pertinents

• L’introduction de la notion de capteurs virtuels pour s’affranchir

de la possible défaillance d’une instrumentation

sur-sollicitée ; les mesures sont réalisées avec un nombre

limité de capteurs (un seul situé à l’intérieur de l’habitacle !)

L’approche HUMS proposée permet de construire un classifieur

adapté aux suspensions, qui renseigne sur l’usage du véhicule,

c’est-à-dire la sévérité des environnements rencontrés et le cumul

de dommage sur les composants surveillés ●

Site Web : www.metravib-design.com

Email : daniel.vaucherdelacroix@acoem.com

Tél. : 04 72 52 48 00

44 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

MESURES D’ONDES

Le point sur le contexte et les objectifs du projet SAM

Face à la difficulté d’évaluer notre exposition aux ondes électromagnétiques et caractériser

les performances de rayonnement des antennes, une nouvelle approche vise à combiner

scanner vectoriel en champ proche et post-traitement électromagnétique. Objectif ? Obtenir à

la fois le DAS (Débit d'absorption spécifique), le TRP (Total Radiated Power), le diagramme de

rayonnement 3D dans des contextes complexes multi-émissions.

Dans le domaine civil, les objets communicants

ont vocation à être proches de l'homme

(smartphones, montres connectées…) ou

encore implantés dans le corps dans le cadre

d’un protocole médical. Ceux-ci se connectent à un réseau

(applications sans fil WBAN) ou à une station de base.

Par ailleurs, un ensemble d’objets communicants (IoT)

envahissants notre environnement domestique (maison,

véhicule…) renforce l’environnement électromagnétique

général.

Dans le domaine militaire, cette tendance s’inscrit dans

une démarche de modernisation des moyens équipant les

forces. Celle-ci peut être réalisée à l’aide par exemple d’objets

connectés mis en réseau IoT, qui seront utilisés pour

le suivi du personnel, et plus généralement par la mise à

jour des moyens existants par des équipements communicants

intégrant une antenne haute fréquence.

QUELS OBJECTIFS ?

La sortie d’une nouvelle norme internationale validant le

concept d’une nouvelle génération technologique de scanner

vectoriel de mesure de DAS (IEC 62209-3) ouvre les

perspectives d’applications industrielles et scientifiques

jusqu’ici inenvisageables. À partir de moyens matériels et

logiciels existants, SAM veut les faire évoluer pour produire

un ensemble d’outils permettant aux industriels de réaliser

une caractérisation électromagnétique rapide et complète

d’objets et d’équipements communicants.

D’une part, Art-Man, développé par ART-Fi, est un système

de mesures de la phase et de l'amplitude du champ électromagnétique

absorbé par des fluides simulant des tissus

humains dans une plage de fréquences de 0,6 GHz à 6,0

GHz. La partie supérieure du système est composée de

trois mannequins remplis d'un simulant de tissu humain

conforme aux normes de DAS. Les mannequins sont équipés

de réseaux de capteurs vectoriels. Un balayage rapide

(


DOSSIER

environnement logiciel de simulation

électromagnétique complet et intégré qui

évalue les performances d'antennes installées

sur des systèmes complexes et calcule

le découplage entre antennes installées.

AXS-AP repose sur une approche non

intrusive de synthèse de modèles d’antennes

à partir de nombreuses sources de

caractérisations possibles d’antennes.s

Présentation

générale

des partenaires

ART-Fi, PME française de 36 personnes

créée en 2010, a pour vocation de proposer

des solutions expertes de mesures

radiofréquences vectorielles en champs

proches. L’approche consiste à soutenir

l’innovation et la complexité des mesures

électromagnétiques avec une technologie

à fort potentiel, robuste, précise et ultra

rapide.

AxesSim est une PME strasbourgeoise

fondée en 2007 (essaimage du groupe

Thales), comptant actuellement douze

personnes pour un revenu annuel d’environ

1.2 M€. AxesSim conçoit et développe

un ensemble d’outils de simulation

électromagnétique fédérés au sein

d’une plateforme (CuToo) permettant

leur mise en œuvre industrielle et leur

interopérabilité.

Thales SIX GTS France est un groupe

industriel français qui développe et

intègre des équipements et sous-systèmes

pour le compte des forces. A l’intérieur

du groupe, le Département « Dissuasion

et électromagnétisme stratégiques »

(DES) est en charge de la qualification

du durcissement électromagnétique des

équipements. Dans le projet, DES mettra

à profit ses connaissances des besoins

des armées pour spécifier une liste

d’équipements cibles du produit développé

pour le Rapid. DES apportera par ailleurs

son expérience concernant le prototypage

et la qualification électromagnétique

d’équipements communicants équipant

les grands systèmes et/ou infrastructures

militaires.

Cette nouvelle approche de mesure du

DAS basée sur l’utilisation d’un scanner

vectoriel en champ proche sera associée à

de nouvelles fonctions de post-traitements

électromagnétiques (issues des fonctionnalités

présentes dans AXS-AP) afin d’obtenir

à partir des mêmes données brutes

de mesures d’autres caractéristiques électromagnétiques

de l’objet mesuré :

• Une première étape permettra

d’évaluer le DAS et les performances

de rayonnement en champ lointain

TRP (Total Radiated Power) et le

diagramme de rayonnement 3D (dit

« Diag3D »). L’accès à ces quantités,

qui pour un concepteur d’équipement

sont primordiales et antagonistes

pour les performances de

l’équipement, lui permettra d’affiner

son « design » pour optimiser ces

compromis de performances.

• Une seconde étape du projet permettra

d’accéder au concept de «

Mesure augmentée ». La mesure

augmentée consiste - au-delà des

performances intrinsèques de l’équipement

(DAS, TRP et Diag3D) - à

évaluer les performances de l’équipement

dans son environnement

final. Le DAS cumulé sur un corps

humain se présente comme une

première application porteuse de

ce nouveau concept pour répondre

à un besoin que seule la simulation

pouvait estimer difficilement avant

cette approche proposée ici. D’autres

applications potentielles telles que

la connaissance de l’exposition humaine

dans un véhicule connecté

par exemple seront aussi accessibles.

46 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


VIE DE L’ASTE

CARACTÈRE INNOVANT DU PROJET

Plusieurs innovations, tant sur le plan scientifique que

sur le plan d’usage, sont apportées par le projet SAM. Les

plus innovantes, ainsi que les retombées scientifiques et les

verrous qui leurs sont associés, sont résumés ci-dessous :

1. La mesure vectorielle du champ-proche électromagnétique

induit dans un milieu simulant des tissus

humains :

• Art-Man étant le seul système capable de réaliser la

mesure directe du champ électromagnétique sur le

plan de ses capteurs vectoriels, il permet d’appliquer

avec une approche rigoureuse la synthèse de sources

dipolaires équivalentes. Cela en tenant compte de

l’effet des interactions du dispositif rayonnant avec le

milieu simulant du corps humain (e.g. la désadaptation

d’impédance) pour parvenir à une synthèse du

DAS cumulé et à une évaluation de l’implantation

des antennes avec une précision accrue et une approche

unique.

• Le réseau de capteurs vectoriels est immergé dans

le mannequin plan. Le milieu du mannequin plan

simulant les tissus humains est à haut indice de réfraction

et à forte absorption du champ E, il permettra

une synthèse des sources dipolaires avec une très

haute résolution spatiale.

2. La mesure dans le domaine radiofréquence, avec sélectivité

fréquentielle, du champ-proche EM.

• Cette capabilité rend possible l’évaluation du DAS

cumulé en une bande de fréquences d’analyse spécifique

grâce à la somme vectorielle des champs

électromagnétiques associés à chacun des transmetteurs

qui potentiellement émettent à des bandes de

fréquences se recouvrant partiellement ou complètement.

3. Le calcul du modèle des sources dipolaires à partir de

mesures poly-planaires (e.g. sur un parallélépipède)

du champ-proche EM induit dans le mannequin simulant

des tissus en considérant des distances de placement

du transmetteur, face au mannequin, qui peuvent

varier d’une face de mesure à une autre.

• L’optimisation de la géométrie et de la taille de la surface

fermée des mesures du champ EM offrent des

degrés de liberté afin d’atteindre un compromis entre

le niveau d’exposition et la performance de rayonnement.

L’objectif étant d’accroître la précision du DAS

« cumulé » et celle de la caractérisation des performances

de rayonnement.

4. Mesure de certification de conformité en DAS et en

Diag3D sur une seule plateforme de mesure.

APPLICATIONS CIVILES / MILITAIRES ET MARCHÉS

VISÉS

Les applications – qu’elles soient civiles ou militaires –

relèvent de la même problématique. Dans un cas, le

fantassin est doté de plus en plus d’équipements sans fils

communicants pour diverses raisons opérationnelles, dans

l’autre les civils ont de plus en plus d’usages d’équipements

rayonnants à leur contact direct que ce soit dans leur habitat

ou durant leur mobilité. Cette multiplicité des émetteurs

à proximité du corps humain augmente son exposition

aux ondes électromagnétiques. Les systèmes de mesures

actuels sont incapables d’évaluer ce niveau d’exposition. La

recombinaison des différentes sources d’émissions n’est pas

faisable à ce jour. Une approche irréaliste pourrait consister

à sommer toutes les valeurs de DAS de chaque équipement

mais comme le champ maximum ne se trouve pas

nécessairement aux mêmes endroits, cela perd de son sens.

Le résultat serait une information catastrophiste là où, en

réalité, il serait plus pertinent de connaître la valeur exacte

pour décider des bonnes mesures à implémenter.

La solution proposée dans ce projet consiste à mesurer

chaque source de rayonnement en amont et à recombiner

le champ vectoriel mesuré dans le corps humain par

post traitement. Cette approche se trouve être la solution

la plus efficace pour mesurer la valeur réelle de DAS «

cumulé ». De plus, cette solution s’avère être un puissant

outil pour améliorer le design des systèmes complexes en

optimisant les antennes en vue de répondre à la fois aux

deux contraintes contradictoires : maximiser l’efficacité de

fonctionnement tout en minimisant l’exposition humaine.

Les constructeurs d’équipements rayonnants civils ou militaires,

les laboratoires de tests et de certification de ces

équipements ainsi que les organismes de régulation sont

les clients utilisateurs visés par ce projet ●

ESSAIS & SIMULATIONS • N°143 • décembre 2020 - janvier 2021 I47


PUBLI REPORTAGE

Une expertise

en physique des

chocs et balistique

terminale

LE LABORATOIRE D’ESSAIS THIOT INGENIERIE

L’entreprise THIOT INGENIERIE possède son propre laboratoire

de Physique des Chocs. Elle réalise pour ses clients

(défense, aéronautique, spatial, génie civil, etc.) des essais

d’impacts, des essais hypervitesse (jusqu’à 10 km/s), des tests

d’accélération, de caractérisation de matériaux et de certification,

et participe également à de grands programmes de

recherche.

Sa force ? Être capable de fournir une prestation globale en

Physique des Chocs, combinant essais en laboratoire et expertise

en simulation numérique, afin d’accompagner ses clients

dans le développement de ses produits.

Les essais menés au laboratoire vont permettre d’observer les

phénomènes d’impact à la nanoseconde près et de mesurer

des déplacements de l’ordre du micromètre. Tout cela grâce à

une instrumentation de pointe qui permet d’évaluer la résistance

des matériaux pendant la faible durée d’un impact.

THIOT INGENIERIE, c’est aussi une expertise de 15 ans

dans la modélisation de phénomènes dynamiques et l’étude

de dimensionnement de structures. Impact, perforation à très

haute vitesse, crash, explosion… leur expertise couvre tous

les types de chocs et de phénomènes accidentels. Les équipes

THIOT INGENIERIE accompagnent leurs clients à chaque

étape de vos développements, de la conception au dimensionnement,

de la production à la certification.

Essai de validation réalisé avec une balle 7.62 mm sur une protection du

combattant céramique/composite et simulation numérique associée,

lancée à 845 m/s.

LA CRÉATION DE JUMEAUX NUMÉRIQUES

Pour aborder les problèmes de tenue aux chocs et aux explosions

des matériaux et des structures – qu’ils soient militaires,

aéronautiques ou spatiaux – l’expérimentation a longtemps été

privilégiée, surtout lorsque les moyens de calcul ne permettaient

pas une anticipation fiable des phénomènes physiques

observés. Mais les progrès réalisés dans les technologies de

calcul ont tendance à orienter les études vers davantage de

simulation numérique. Encore faut-il que les modèles de

comportement et d’endommagement des matériaux soient

à la hauteur de la précision souhaitée dans le résultat de ces

calculs.

C’est pour amener les simulations numériques à haut niveau

de fiabilité que THIOT INGENIERIE élabore des jumeaux

numériques des matériaux et structures sollicités en dynamique

rapide, aux chocs et aux explosions.

• Des essais en moindre quantité mais judicieusement dimensionnés

pour extraire les informations nécessaires

et indispensables pour une connaissance approfondie

du comportement des matériaux utilisés.

• Des simulations numériques effectuées avec un logiciel

adapté à la nature des sollicitations et alimenté par des

données matériaux fiables pour des résultats réalistes et

fidèles aux expérimentations.

• Une complémentarité expérience – simulation numérique

assurée dans la même entreprise, pour des interactions

efficientes et génératrices de modèles pertinents,

robustes, et économiques.

Découvrez l’ensemble des prestations proposées par THIOT

INGENIERIE en physique des chocs et dynamique rapide

pour l’étude des matériaux et structures sur le Salon EURO-

SATORY 2022, du 13 au 17 juin, Hall 5A, stand G 752. ●

EN SAVOIR PLUS > www.thiot-ingenierie.com


DOSSIER

AVIS D’EXPERT

Calcul quantique pour les applications dans

l’aérospatial et la défense. État des lieux

Les besoins en matière de simulation numérique – en particulier dans la défense – exigent des

puissances de calculs toujours plus importants, menant à l’adoption de machines exascales

particulièrement gourmandes en consommation. Dans ce contexte, Alain Refloch (Onera)

revient dans cet article sur les différents défis que l’ordinateur quantique devra relever.

Alain Refloch

Alain Refloch chargé de mission Calcul

Haute Performance, responsable de l’axe

calcul quantique du laboratoire Qtech de

l’Onera

La simulation numérique est

aujourd’hui omniprésente dans

l’industrie, les grands industriels

du monde aéronautique

spatial et défense ont accès à des supercalculateurs

soit en interne, en Cloud

d’entreprise ou à travers des centres

de calcul comme le CCRT. Les calculs

réalisés sont loin d’être négligeables ;

dans le domaine le plus consommateur

qu’est la mécanique des fluides énergétique

(domaine qui englobe l’aérodynamique

et la combustion), on traite

aujourd’hui couramment des maillages

de 50 millions de cellules sur 2

000 cœurs de calcul. Cependant, les

besoins en puissance de calcul sont

toujours plus importants (maillages

plus fins pour plus de précisions, temps

physique de simulation plus longs, plus

de calculs pour explorer plus de paramètres

et plus récemment plus de calcul

pour nourrir des bases de données

destinés à l’apprentissage de modèles

dans l’approche Deep Learning).

Néanmoins, l’augmentation de la puissance

des processeurs stagne pour deux

raisons. D’une part, il devient difficile

d’augmenter la fréquence de processeurs

car ceci a un impact direct sur

la consommation électrique. D’autre

part, les progrès technologiques ont

conduit à réduire la finesse de gravure,

impliquant d’augmenter le nombre de

transistors sur une surface constante et

donc la puissance de calcul potentiel…

« potentiel » car accroître la puissance

de calcul suppose aussi d’accroître l’accès

à la mémoire, or si le nombre de

cœurs de calcul n’a eu de cesse d’augmenter,

le nombre de canaux mémoire

n’évolue que très peu, provoquant un

goulot d’étranglement.

Disponibles à partir de 2024, les

machines exascales affichent des

consommations énergétiques de l’ordre

de 20 Mw, ce qui représente en frais de

fonctionnement annuels des dizaines de

millions d’euros. Face à ces problèmes,

l’ordinateur quantique apparait comme

une technologie disruptive avec des

promesses de gain exponentiel de puissance

(mais seulement pour certains

types de problèmes) avec une consommation

électrique limitées à quelques

dizaines de KWh.

RAPPEL

En calcul classique, on manipule des

bits, états qui ne prennent que deux

valeurs réelles : 0 et 1. C’est aussi le

cas pour les qubits lorsqu’on fait la

mesure de l’état mais pendant le calcul,

la valeur du qubit (bit quantique) est

représentée par un état |Ψ> , lequel

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I49


DOSSIER

peut être représenté sur une sphère de

rayon unité.

|Ψ> = α|0> + β|1>, avec α et β nombres

complexes et α 2 + β 2 =1 et une probabilité

respective α 2 ou β 2 d’obtenir 0 ou 1

Un calcul quantique est donc probabiliste

et nécessitera d’être reproduit un

certain nombre de fois pour définir une

distribution de la solution. Avec seulement

n qubits, on peut représenter 2n

états, rajouter 1 qubit à son système

permet de multiplier par 2 la puissance

de calcul.

LA TECHNOLOGIE

Un grand nombre de technologies

est susceptible de produire des états

pouvant prendre comme valeur 0 ou 1

lors de leurs mesures. Mais quelle sera

la meilleure technologie ? Si la question

est encore ouverte, c’est qu’elles

ont toutes des points forts mais aussi

des points faibles. L’utilisation de qubits

supraconducteur implique la production

industrielle de ces qubits et donc

potentiellement un coût de fabrication

de l’élément de base et des problèmes de

fiabilité d’un qubit à l’autre, ce qui n’est

pas le cas si le qubit est à base d’atomes,

d’ions ou de photons, ces ingrédients

étant disponibles naturellement.

Disposer de qubits est une chose mais

les manipuler et les associer entre eux

en est une autre. C’est donc un ensemble

d’éléments à prendre en compte (temps

de relaxation et de décohérence, fiabilité

de lecture, rapidité des opérations,

variabilité, nombre de qubits intriqués,

passage à l’échelle – comment on

arrive à augmenter le nombre de qubits

sans perte de fiabilité et de flexibilité).

Il est fort probable qu’en fonction du

problème ciblé, plusieurs technologies

spécialisées soient présentes sur

le marché. Notons qu’il existe sur le

plateau de Saclay un vivier de start-up

de tout premier plan (telles qu’Alice et

Bob, C12, Quandela, Pasqal).

LA PROGRAMMATION

Comme le calcul classique, un calcul

quantique universel se programme sous

forme de porte. On a essayé de regrouper

dans la figure ci-dessous la problématique

:

Les lignes noires représentent les qubits

(ici 4) ; le circuit pourrait représenter

une addition. On fait la somme de deux

entiers valant respectivement 1 et 2 (en

représentation binaire avec deux bits,

on peut représenter 22 valeurs (0=00,

01=1, 10=2 et 3=11)) ; ainsi a1 et a2

seraient utilisés pour coder a et b1, b2

pour coder b. En sortie, la somme étant

3, elle peut être aussi codée sur 2 bits.

On aurait pour la partie mesure, représentée

par les 2 petits ampèremètres

comme mesure 1 et 1 (soit 11 en binaire

=3)). Les portes vertes Ri sont des rotations

et le rond noir désigne des portes

contrôlées (si le 1 er bit de contrôle est

à |0> , on ne fait rien ; s’il est à |1> , on

applique la porte). Les boites orange

sont des portes à deux entrées (deux

qubits) ; ici, QFT veut dire que l’on

applique une Transformée de Fourier

Quantique.

Il faut garder à l’esprit qu’un ordinateur

quantique a besoin d’un algorithme

quantique pour donner un gain ; reproduire

un algorithme classique brute de

force sur un ordinateur quantique n’a

pas de sens. En raison des contraintes

(nombre de qubits disponible et cohérences

du système), le jeu consiste à

trouver l’algorithme qui demande le

moins de qubits et le moins de portes.

Il existe aujourd’hui des start-up qui

travaillent sur l’algorithmique quantique

(par exemple ColibriTD).

OÙ EN EST-ON ?

On peut commencer dès aujourd’hui

à prendre le sujet en main à travers

des simulateurs, soit lié à un hardware

propriétaire comme Perceval

pour Quandela ou la QLM d’Atos qui

est agnostique hardware et qui permet

d’optimiser son circuit ; celui-ci représente

un algorithme et permet de tester

sa robustesse en simulant le bruit.

Si un calcul classique n’est pas limité en

temps (mises à part des contraintes de

production de la machine), un calcul

quantique doit se faire dans un temps

très court, le temps où le système quantique

est cohérent. Le problème de

correction des erreurs est un problème

difficile à traiter en quantique. Cette

problématique des erreurs a conduit

à définir deux grandes périodes dans

l’évolution du calcul quantique. D’une

part, la période NISQ (Noisy Intermediate-Scale

Quantum), où nous nous

trouvons ; elle consiste à rechercher des

problèmes qui pourraient être résolus

avec un avantage par rapport à l’ordinateur

classique en utilisant un nombre

de qubits bruités limités (~100). D’autre

part, la période LSQ (Large Scale Quantum)

qui permettra de traiter des

problèmes plus industriels (après 2030)

50 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

où les algorithmes manipuleront des

qubits logiques (qubits sans erreurs)

qui utiliseront un très grand nombre de

qubits physiques pour réaliser le calcul.

Un ordinateur quantique, c’est un

ordinateur. On pense donc à ses deux

composants que sont la partie calcul,

le CPU et la mémoire RAM. Dans le

cas d’un ordinateur quantique, on parle

de QPU et de QRAM ; cependant, les

travaux sur les mémoires quantiques

sont bien moins avancés que la partie

calcul. Autrement dit, il n’existe pas à

ce jour de mémoire quantique. C’est

l’une des raisons pour laquelle on parle

actuellement d’accélérateur quantique

et non plus d’ordinateur quantique (à

l’image des accélérateur GPU dans le

calcul classique). De même, on parle

de calcul hybride, à savoir une partie

du calcul se faisant sur un ordinateur

classique et une partie sur l’accélérateur

quantique. Lorsque l’on parle

d’ordinateur classique, on sous-entend

malgré tout un super calculateur (le

traitement d’un problème mettant en

œuvre 50 qubits, représente 250 états

qui demanderaient pour être stocké

presque 1 Poctets).

L’ÉCOSYSTÈME

L’écosystème est favorable. Les financements

au niveau national sont disponibles

à travers le plan quantique

annoncé par le Président de la République

en janvier 2021, mais qui était

plus que nécessaire en raison de la forte

compétition internationale ; il existe

en effet un plan quantique allemand ;

aussi, la Chine et les États-Unis mènent

des investissements colossaux dans le

domaine. Pour ces derniers, les investissements

sont aussi largement portés

par le privé (Google par exemple). La

région Île-de-France est très active dans

le domaine du calcul quantique où il

existe des projets Pack IdF sur le sujet

et un DIM (Domaine d'intérêt majeur)

QuantIP.

Le sujet de la suprématie quantique

fait toujours l’objet d’annonce et de

contre-annonce (Google/IBM) en

raison des enjeux financiers, mais ce qui

importe vraiment aux utilisateurs, c’est

d’effectuer un calcul utile apportant un

plus : faire un calcul en un temps identique

mais avec un gain financier sur le

coût de calcul, obtenir une solution qui

n’est pas la meilleure en absolue mais

meilleure que celle de la concurrence.

LES APPLICATIONS

Il existe un ensemble d’algorithmes

quantiques ayant des débouchés

dans un grand nombre de domaines :

recherche de chemin optimal, marche

quantique, algèbre linéaire, moindre

carré… Pour le domaine aéronautique

spatial et défense (en dehors de

la cryptographie qui est un sujet à part

entière), il existe de nombreux sujets

où un gain est attendu : le traitement

des données (au bémol près du passage

de données du monde « réel » en état

quantique), la détection d’anomalies,

la prise de décision, la planification de

missions (rover…), l’optimisation pour

le calcul haute performance classique

(placement de tâches, partitionnement

de maillage), processus de vérification/validation,

placement optimum

de capteurs, radars, satellites, management

du trafic aérien (avions, drones,

satellites…), prédiction et génération de

nouveaux polymères, application pour

la robotique (diagnostique, perception…).

Les sujets aujourd’hui traités par

l’IA sont de bons candidats au calcul

quantique (système de recommandation,

traitement d’images, réseaux de

neurones, apprentissage par renforcement,

télédétection, …). À court terme,

le gain attendu se porte plutôt sur les

problèmes d’optimisation combinatoire.

Mais plus un sujet est consommateur de

ressources, plus le gain du calcul quantique

sera important… et c’est bien ce

qui motive les recherches autour de la

résolution des équations différentiels

(CFD, Combustion).

CONCLUSION

L’aventure du calcul quantique en est

à ses débuts, et le chantier est de taille,

développement technologique sur les

qubits, sur la QRAM, informatique au

sens création de langage plus adapté à

la programmation quantique, optimisation

des circuits pour en réduire la

profondeur, et bien entendu le développement

de l’algorithmique quantique ●

Alain Refloch (Onera)

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I51


DOSSIER

ENTRETIEN

Quand les

technologies

quantiques s’ouvrent

aux applications de

défense…

En février dernier l'Onera inaugurait

QTech, un laboratoire destiné à fédérer

et développer les activités du centre

de recherche autour des technologies

quantiques pour des applications dans les

domaines de l'aéronautique, le spatial et,

naturellement, celui de la défense. Le point

avec son directeur, Sylvain Schwartz.

AVANT TOUT, QUELLE PLACE OCCUPENT LES

TECHNOLOGIES QUANTIQUES ?

Sylvain Schwartz

On parle ici de la deuxième révolution quantique, la première

remontant aux années 1960-70 et grâce à laquelle nous avons

vu naître les semi-conducteurs ou encore le GPS... Avec cette

deuxième révolution, il est désormais possible d'exploiter le

contrôle des particules quantiques élémentaires et d’en tirer de

nouvelles applications. Parmi elles, figure le calcul quantique

avec lequel il est possible de résoudre certains calculs de manière

plus efficaces que les ordinateurs. Il est également possible de

multiplier les applications dans la sécurisation de l'information

ou encore les capteurs ; dans ce dernier domaine, les technologies

quantiques apportent un côté absolu à la mesure : en

d'autres termes, on relie la mesure aux propriétés naturelles des

atomes, à l'instar de l'horloge atomique.

DE COMBIEN DE PERSONNES EST COMPOSÉ QTECH

ET QUELS EN SONT LES AXES DE RECHERCHE ?

Le laboratoire concerne une trentaine de permanents répartis

sur trois sites de l'Onera : Palaiseau, Châtillon et Toulouse.

Sylvain Schwartz

Directeur de recherche au sein de l'Onera,

centre de recherche français de référence

dans les secteurs aéronautique, spatial et

défense, Sylvain Schwartz (44 ans) dirige

également le nouveau laboratoire QTech

dédié aux technologies quantiques.

Celui-ci s'articule autour de quatre axes : le calcul quantique, la

communication, l’optronique quantique et les capteurs.

IL SEMBLE QUE CE DOMAINE – CELUI DES

CAPTEURS – BÉNÉFICIE DES AVANCÉES LES PLUS

CONCRÈTES...

Oui, en effet. Et Celles-ci se traduisent par exemple par le gravimètre

à atomes froids, depuis vingt ans en développement

chez l'Onera. Il s'agit d'un prototype embarqué : en somme,

un capteur est transporté en avion ou à bord d'un bateau et

a la particularité de fonctionner pendant que le transporteur

se déplace.

EN QUOI LA DÉFENSE – ET NOTAMMENT LA DGA QUI

A DÉJÀ FAIT L'ACQUISITION D'UN DE VOS SYSTÈMES

– EST-ELLE INTÉRESSÉE PAR LE GRAVIMÈTRE ?

Cet équipement peut servir à différentes opérations. Il permet

de mesurer le champ de gravité c'est-à-dire la force qu'exercent

les masses environnantes (terrestres, soleil, lune et le reste de

l'univers) sur nous, et ce de façon très précise !

Outre les applications géophysique (le gravimètre pourrait être

embarqué dans un satellite afin de mesurer la répartition du

champs de pesanteur afin d’étudier par exemple les masses d'eau

52 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022


DOSSIER

pub iot mtom 90X274 N°2232.qxp_Mise en page 1 02/05/2022 09:57 Page 1

EXPOSITION - TABLES RONDES

ATELIERS - RENDEZ-VOUS BUSINESS

dans les nappes phréatiques), il permet pour la défense de faire

de la naviga-tion par corrélation de terrain. Typiquement, la

navigation inertielle (permettant de savoir où l'on se situe sans

recourir à la géolocalisation basée sur le GPS) repose sur trois

gyro-mètres et trois accéléromètres ; le problème est que les

capteurs peuvent dériver et rendre la mesure imprécise. Avec

ce gravimètre, on pourrait corréler le signal par rapport à la

réali-té du terrain (comme des reliefs, une chaîne de montagne

etc.). Il donne donc la possibilité de recaler la centrale inertielle.

Aussi, ce capteur est passif et n'émet aucun signal (contrairement

aux sonars qui envoient des ondes). À plus long terme,

nous travaillons également sur la possibilité de mesurer des

rotations et des accélérations pour réaliser une centrale inertielle

avec des atomes froids, qui présenterait moins de dérives

que les centrales actuelles.

QUELLES AUTRES APPLICATIONS DES

TECHNOLOGIES QUANTIQUES PEUVENT À TERME

INTÉRESSER LA DÉ-FENSE ?

Une autre application des capteurs quantiques pourrait consister

à utiliser des atomes, dans des états particuliers appelés états

de Rydberg, pour détecter des signaux électromagné-tiques et

remplacer les antennes conventionnelles. En matière de communications,

la cryp-tographie quantique pourrait permettre de

garantir une sécurité inconditionnelle en en-voyant le signal

photon par photon. Enfin, l'optique quantique n'est pas en reste

puisqu'il pourrait être possible d'utiliser des sources de lumière

quantique afin d'améliorer des dis-positifs optroniques (comme

les lidars, radars ou encore l'imagerie laser).

#MtoM / IIoT #Embedded

#Objets connectés

#Réseaux (pan, Lan, LPWAN, 5G, …)

#Plateformes

#DATA (Edge Computing, Big Data, IA…)

#Cybersécurité

Bilan 2021

3 984 visiteurs uniques •100 conférences,

tables rondes et ateliers pratiques • Plus

de 80 exposants, partenaires et sponsors

200 Rendez-vous Business programmés

entre exposants et visiteurs porteurs de

projet.

29 et 30 juin 2022

PARIS EXPO

PORTE DE VERSAILLES

www.salon-iot-mtom.com

Propos recueillis par Olivier Guillon

@IoTWorldParis1

@salonMtoM

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I53


Cycles

Code

Formation

de Base

ou Spécifique

Intervenant et lieu

Durée

en jours

Prix

Adhérent

ASTE HT

Dates proposées

Mécanique vibratoire

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires

(Niveau 1)

Mesure et analyses des phénomènes vibratoires

(Niveau 2)

MV1

3 1 570 €

B

IUT du Limousin

MV2 3 1 570 €

05-07 avril

et 06-08

septembre

12-14 avril

et 13-15 septembre

Application au domaine industriel MV3 B SOPEMEA (78) 3 1 570 €

29-31 mars

et 11-13 octobre

Chocs mécaniques : mesures, spécifications, essais

et analyses de risques

MV4

S

Christian LALANNE

(ou Etienne CAVRO) et

Yvon MORI (78)

2 1 570 € 22-23 novembre

Traitement des signaux

Traitement du signal avancé des signaux vibratoires TS S

Analyse modale et Pilotage

Pierre-Augustin GRIVELET et

Bruno COLIN (78)

3 1 570 € 27-29 septembre

Pilotage des générateurs de vibration :

principes utilisés et applications

PV S SOPEMEA (78) 4 1 890 € 22-24 novembre

Analyse modale expérimentale et

Initiation aux calculs de structure et essais

AM

S

SOPEMEA ou AIRBUS D&S

(31)

3 1 570 € 15-17 novembre

Climatique

Les fondamentaux des essais climatiques CL B SOPEMEA (78) 2 1 350 €

01-02 juin

et 29-30 novembre

Personnalisation Environnement

Prise en compte de l’environnement mécanique

(norme NFX-50144-3)

Principes de personnalisation de base

P1

S

Bruno COLIN et Pascal LELAN

(78)

3 1 570 € 15-17 novembre

Prise en compte de l’environnement mécanique

(norme NFX-50144-3)

Principes de personnalisation avancées

P2

S

Bruno COLIN et Pascal LELAN

(78)

3 1570

15-17 mars

et 22-24 novembre

Mesure

Extensomètrie : collage de jauge, analyse des résultats

et de leur qualité

M1 S Raymond BUISSON (78) 3 1 570 €

29 novembre -

01 décembre

Concevoir, réaliser, exploiter une campagne de mesures M2 B Pascal LELAN (78) 2 1 170 € 06-07 décembre

Fiabilité et Essais

Les essais accélérés et aggravés E S Alaa CHATEAUNEF (78) 2 1 170 €

29 novembre -

01 décembre

Thermométrie

Thermométrie pour les essais vide thermique T1 S Alain BETTACCHIOLI (78) 1 900 € A définir

Formations 2022


AGENDA

SALON

Du 13 au 17 juin 2022

Eurosatory

Salon leader mondial offrant des produits et services à destination des forces armées,

des forces de sécurité, mais aussi pour les personnels de la sécurité civile, des

douanes, de la sûreté et de la sécurité privée, Eurosatory fera son grand retour à

la mi-juin à Villepinte.

À Paris Nord-Villepinte

www.eurosatory.com

Les 14 et 15 juin 2022

Forum Teratec

Comme chaque année, et avec un retour en « présentiel », le Forum Teratec mettra à

l’honneur l’excellence technologique française et européenne dans le calcul quantique.

Par ailleurs, un atelier dédié au calcul quantique se tiendra le 15 juin et mettra en

lumière sept technologies numériques du calcul quantique.

À l’École Polytechnique (Palaiseau)

www.teratec.eu/forum/

Les 28 et 29 juin 2022

Astelab

L’Association pour le développement des sciences et techniques de l'environnement

(ASTE) organisera les 28 et 29 juin prochains, en partenariat avec EDF R&D et

Nafems, sur le site d’EDF Lab à Palaiseau un colloque sur le thème « Essais et

Simulation » (plus d’informations en pages 20 et 21).

À Palaiseau (Essonne)

aste.asso.fr

Abonnez-vous

maintenant à

ESSAIS & SIMULATIONS

DÉSORMAIS DISPONIBLE

SUR TOUS VOS SUPPORTS

Le magazine papier

Le kiosque digital

Les 29 et 30 juin 2022

IoT World – MtoM

L’événement leader en Europe, IoT World – MtoM & Objets Connectés – Embedded

revient cet été à Paris. Ce lieu unique pour rencontrer les acteurs et décideurs des

marchés de l’IoT, du MtoM, de l’Embarqué, de la Data, du Cloud et de l’IA réunira

200 exposants, 10 000 visiteurs et 4 000 auditeurs.

Paris Expo - Porte de Versailles

www.salon-iot-mtom.com

Le 27 septembre 2022

Journée technique ASTE

En partenariat avec Ariane Group, l’ASTE organisera sur le site d’Issac une journée

technique sur le « Développement de la vision dans le domaine des essais ». Des

conférences porteront sur l’ensemble des mesures par vision chez Ariane Group et

sur les mesures photogrammétriques sous vide thermique (Thales Alenia Space).

Deux autres conférences restent à confirmer. Les participants pourront assister à

la visite d’installations d’essais.

À Saint-Médard-en-Jalles (Gironde)

aste.asso.fr

Le site web

L’appli

Téléchargez

l’application

MRJ Presse

Retrouvez toutes les dates de

manifestations sur :

www.essais-simulations.com/agendas

www.essais-simulations.com

ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I55

ES_AUTOPROMO_05H.indd 1 02/10/2020 11:50


INDEX

Au sommaire du prochain numéro :

DOSSIER

MESURES

© BOSCH

Spécial Automobile / Automotive

Relever les défis des essais dans

l’automobile en temps de crise.

Spécial salon Mesures Solutions Expo

Panorama de toute l’instrumentation nécessaire

au technicien de mesure

ESSAIS ET MODELISATION

CONTRÔLE QUALITÉ

© Marie SAS

Spécial étalonnage : Bonnes pratiques

et solutions pour étalonner les machines

et équipements d’essai

Outils et bonnes pratiques

de CND pour assurer la

qualité parfaite des pièces

© ViscoTec

Focus sur les moyens d’acquisition de

données d’essais et de corrélation avec la simulation

Liste des entreprises citées et index des annonceurs

ACOEM (PUBLI-COMMUNIQUÉ) ................................. 44

ACQUISYS-VTI INSTRUMENTS .......................... 15 et 18

AEQUO (PUBLI-COMMUNIQUÉ)… .............................. 17

AIRBUS DEFENSE AND SPACE .................................. 22

ALLIANTECH ............................................................... 2,4

ART-FI........................................................................... 45

ASTE .....................................................6, 20, 33, 54 et 55

ASTELAB ............................................................. 20 et 55

AXESSIM ....................................................................... 45

CEA ............................................................................... 25

CETIAT ........................................................................ 6

CETIM ............................................................................. 6

CLIMATS (WEISS TECHNIK) ....................................... 27

COMSOL ................................................ 2 E de couverture

COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE (CFM) .....7 et 9

DASSAULT AVIATION ..................................................... 6

DB VIB ........................................................................... 19

DGA ...................................................................... 34 et 56

DJB INSTRUMENTS ..................................................... 13

EIKOSIM ........................................................................ 41

EUROSATORY ........................ 32, 55 et 3 E de couverture

IMV CORPORATION ...................................................... 30

INTERFACE CONCEPT (PUBLI-COMMUNIQUÉ) ........ 43

IOT WORLD - M2M ............................................. 53 et 55

M+P INTERNATIONAL ........................................ 11 et 22

MAYR FRANCE ............................................................. 23

MESURES SOLUTIONS EXPO ............................... 7 et 55

MICRONORA ................................................................... 4

NEXTER ......................................36 ET 4 E de couverture

NJW SPECTRUM .......................................................... 29

ONERA ................................................................. 49 et 52

QTECH ........................................................................... 52

SAFRAN AERO BOOSTERS ........................................... 6

SOCITEC ....................................................................... 40

TERATEC ...................................................................... 55

THALES SIX GTS .......................................................... 45

THIOT INGÉNIERIE (PUBLI-COMMUNIQUÉ) ............. 48

VISION ENGINEERING ................................................. 12

WIKA INSTRUMENTS .................................................... 9

LE CHIFFRE À RETENIR

23,5 Md€

C’est le montant – astronomique – en milliard d’euros des

commandes passées par la Direction générale de l’armement

(DGA) à l’industrie en 2021, faisant de cette direction du ministère

des Armées le premier investisseur de l’État français. Un montant

par ailleurs en constante augmentation depuis plusieurs années

et qui devrait voir une nouvelle hausse, eu égard à la guerre en

Ukraine, premier conflit armé sur le Vieux Continent depuis les

Balkans et la guerre du Kosovo en 1999, qui s’était étendue sur

plus d’un an ! Espérons que ces budgets en hausse au sein des

États européens aillent dans le sens de plus de coopérations

et de technologies limitant le nombre de victimes…

>> cf. « L’interview » en pages 34 et 35 du magazine

Retrouvez nos anciens numéros sur :

www.essais-simulations.com

56 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • 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

13-17 JUNE 2022 / PARIS

THE DEFENCE & SECURITY

GLOBAL EVENT

1,802

exhibitors

+14,7%

from 63 countries

65,9% of international

65 startups at Eurosatory LAB

98,721

Total attendance

(exhibitors, visitors,

press, organisers)

227

Official delegations

from 94 countries

and 4 organisations

(representing 760 delegates)

696

journalists

from 44 countries

75 Conferences

2,102 Business meetings made

2018 key figures

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