Mesure de la performance d’un système de vibration

Observer

Il s’agit généralement du premier niveau de la connaissance, on cherche à prendre connaissance des phénomènes au cours d’une expérience réelle ou qui représente la réalité. Dans un transformateur électrique, quel est le point faible lors d’un tremblement de terre ? Un transformateur est un ensemble complexe, assemblage de nombreuses pièces de nature différente. Suffit-il d’observer le comportement d’un certain nombre de ces matériels sur des sites sismiques et de classer les points faibles par analyse statistique ? Certainement mais, sur le terrain, les transformateurs auront été endommagés par d’autres causes que leur propre point faible, ce qui réduira la pertinence statistique. Il pourra être nécessaire de réaliser une série d’expérimentations complémentaires, en laboratoire, sur une série particulière de ces équipements pour confirmer les points faibles repérés sur le terrain. La fréquence fondamentale de vibration d’un bâtiment en réponse à un input sismique – qu’elle soit en flexion ou en torsion – constitue un facteur important de l’évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments.

Elle peut être évaluée in situ par exemple en mesurant la réponse vibratoire au bruit de fond sismique à partir d’accéléromètres placés à différents niveaux dans le bâtiment. Cependant cette mesure est-elle répétable ? N’y a-t-il pas quelques paramètres d’influence. Il a fallu laisser l’instrumentation en place sur plusieurs mois pour voir se manifester des influences diurnes et des influences saisonnières. Observer peut s’appuyer sur des « expérimentations » sur site réel comme sur expérimentation en laboratoire. Observer n’exige pas nécessairement une métrologie parfaite : l’essentiel est de voir les effets envisagés, il faut déjà avoir une idée assez précise de leur ampleur. En revanche, pour observer et ne pas faire d’erreur sur les phénomènes observés, il faut se poser la question du réalisme de l’objet observé. Sur ouvrage réel, il y a toujours une multitude de paramètres potentiellement influents – dont les facteurs climatiques mais aussi par exemple des influences venant du comportement des humains. Dans une expérimentation transposée en laboratoire, il faut se poser la question du réalisme par rapport à l’ouvrage réel. C’est particulièrement le cas lorsque l’expérience est réalisée sur un modèle à l’échelle 1 ou à échelle réduite. En effet le modèle est une simplification de la réalité. Il faut donc s’interroger sur la pertinence des simplifications effectuées par rapport aux phénomènes à observer,

Quantifier

Il peut se rattacher à cette approche différente démarches : étudier l’influence des paramètres, caler les paramètres d’un modèle. Ce qui différencie cette activité expérimentale par rapport à la précédente c’est que les phénomènes sont avérés et leurs paramètres d’influence sont identifiés. La principale contrainte de ce type d’expérimentation est la qualité métrologique. La seconde contrainte est la maîtrise des facteurs d’influence. Dans cette perspective il peut être utile de choisir une expérimentation en conditions contrôlée pour mieux maîtriser les facteurs environnementaux ou climatiques, éventuellement d’en éliminer l’influence. Dans de nombreux cas où les facteurs d’influence sont divers, il faudra faire appel à des études paramétriques – expérimentations successives entre lesquelles un seul paramètre a varié voire à des analyses multiparamétriques plus sophistiqués tels que les plans d’expérience permettant de réduire le nombre d’expérience et les méthodes d’analyses statistiques des données. Le plus souvent, l’étape d’observation a permis d’identifier des tendances entre effet et cause : la relation est-elle plutôt linéaire ou passe par une relation mathématique plus complexe ? Il est souvent utile d’avoir fait l’hypothèse d’un modèle mathématique du phénomène pour organiser l’expérimentation en fonction de ce modèle. L’une des grandes difficultés inhérentes au domaine des vibrations et du génie parasismique est la linéarité des problèmes et, derrière cela, l’application de la loi de superposition des effets. Il est beaucoup plus facile de réaliser une expérience avec une excitation sinusoïdale donc mono-fréquentielle. Deux questions doivent évidemment être alors résolues : la réponse est-elle indépendante de la fréquence ? et surtout quelle sera la réponse du système testé pour une excitation multi-fréquentielle telle qu’un séisme ? L’expérimentation mono-fréquentielle apparaît alors très insuffisante.

Conclusion générale

Il est bien connu que la table vibrante constitue un système dynamique très complexe, (Clark 1992), en raison des interactions dynamiques multiples et non-linéaires entre ces différents composants. En effet, un système de table vibrante typique comprend des composants mécaniques, hydrauliques et électroniques qui à leur tour contiennent d’autres sous-systèmes. Cette hiérarchie sur plusieurs niveaux fait apparaître la notion de système complexe, qui peut affecter de façon non négligeable les résultats des essais sur table vibrante. Or la question cruciale pour tout essai sur table vibrante porte sur sa fiabilité et sa représentativité : la précision avec laquelle les conditions réelles peuvent être reproduites. Car si les conditions des tests ne sont pas représentatives, les résultats et leurs implications seront, au mieux, de portée limitée et peuvent être dangereusement trompeurs. Ces incertitudes expérimentales sont d’autant plus préjudiciables que les ingénieurs et opérateurs de tables vibrantes sont rarement impliqués dans le contrôle et le comportement dynamique de la table elle-même. Par conséquent, afin de comprendre la dynamique du système et ainsi mieux exploiter l’outil qu’est la table vibrante,

Par rapport aux profils laminés à chaud, les éléments formés à froid présentent plusieurs avantages comme facilité de produire des formes complexes, légèreté, production très flexible, temps de production réduit, rapport résistance mécanique/poids excellent, large gamme de qualités, pratique et constructif etc… Selon la portée du profilé et sous l’application d’une charge compressive, on peut mettre en évidence trois types d’instabilité (Instabilité locale, Instabilité distorsionnelle et Instabilité globale). La réalisation d’une expérimentation n’est pas un processus simple. Mesurer, maîtriser les paramètres d’environnement et la variabilité de la nature, s’assurer que les phénomènes attendus n’ont pas été pollués par d’autres ignorés au départ, sont certains des aspects et des difficultés techniques qui peuvent entrainer la nullité de la démarche expérimentale. Une démarche expérimentale complexe mal gérée peut conduire à des illusions et à l’échec. Il a donc paru utile de clarifier la notion d’expérimentation et son processus de conception et de préciser ce que peut-on en attendre, que ne peut-on pas en attendre et comment s’y prendre. Dans ce mémoire nous avons présenté dans un premier temps des généralités sur les tables vibrantes, allant de leurs définitions, passant par les principales méthodes d’essais ainsi que les objectifs des essais sismiques. L’objectif de notre travail est de faire démarrer la table vibrante acquise par le laboratoire RISAM en utilisant un spécimen en acier formé à froid, donc nous avons également présenter des généralités sur les éléments en acier formés à froid. Dans la dernière partie du document, le chapitre trois, nous avons utilisé le logiciel ANSYS afin de procéder à une analyse dynamique du spécimen en acier formé à froid. L’objectif est de présenter les étapes qui permettent de faire une analyse sur ANSYS. Dans une première partie nous avons fait une analyse statique ensuite une analyse dynamique modale est réalisée en étayant toutes les étapes. Nous avons également présenté une analyse transitoire.