Page 13 - Insavalor Contrôles Essais Mesures 2018

Surveiller l'état de santé des machines par des capteurs et des process adaptés
FOCUS
Et en simulation, qu’est-ce qu’apporte la vitesse de rotation instantanée ?
Sur la base des constats expérimentaux, il nous a fallu comprendre pourquoi et comment la vitesse de rotation de la machine pouvait être impactée par un défaut d’écaillage de roulement par exem- ple. Traditionnellement, les efforts induits par le défaut étaient essentiellement radiaux et nous avons dû reprendre les hypothèses de modélisation, reconstruire de nouveaux modèles, pour introduire un effet tangentiel qui conduit à un couple sur l’arbre en rotation. L’ordre de gran- deur de ce couple perturbateur est le même que celui associé aux pertes par frottement dans le roulement. Ces nouveaux modèles ont également intro- duit de nouveaux couplages entre les phénomènes vibratoires et les variations de vitesse, ouvrant des perspectives sur la caractérisation de nouvelles voies de transfert entre le défaut, et sa géométrie, et les manifestations de ce défaut.
L’approche de modélisation développée consiste à écrire les équations du compor- tement en fonction de la variable angu- laire, ce qui permet de mieux définir les “instants” d’apparition de phénomènes impulsionnels en conditions de fonction- nement non stationnaires. Cette approche est également intéressante lorsque la description d’un paramètre du modèle est explicite en angle. Conserver la relation angle-temps d’un arbre de la machine devient alors particulièrement avanta- geux pour décrire correctement tous ces
Modèle synthétique illustrant les couplages entre différents composants.
phénomènes. Les modèles sont alors structurés sur la base de cette relation qui gouverne ces couplages particuliers.
L’extension à d’autres types de machines ou composants, présentant des géomé- tries discrètes en rotation, a permis de caractériser d’autres phénomènes de couplage dans le domaine des transmis- sions de puissance par engrenages ou par courroies. Pour les machines électriques, le couplage électro-magnétomécanique par la vitesse de rotation permet de mieux prendre en compte toute la chaîne des phénomènes qui conduit du défaut aux courants d’alimentation qui peuvent également être surveillés. Avec une approche originale de modélisation, centrée autour de la relation angle-temps de la machine, il est possible de réduire les temps de calcul et d’introduire des événe-
ments furtifs cycliques ou périodiques, de mieux décrire les excitations même lorsqu’elles sont de très faible amplitude ou de très courte durée.
Les perspectives de ces travaux, aussi bien dans le domaine expérimental que numé- rique, consistent à inclure la commande de la machine électrique, avec une descrip- tion fine des phénomènes liés au conver- tisseur. Ces développements ouvriront des possibilités de piloter le régime non station- naire dans des phases de fonctionnement où ces conditions de fonctionnement mettent en évidence des manifestations de défauts plus facilement détectables. Ici encore, la précision de la mesure de vitesse offerte par les capteurs et les techniques de mesure permettra d’exploiter les phéno- mènes de couplage jusqu’alors négligés en régime stationnaire G
LaMCoS : une expertise en dynamique et contrôle des structures
La maîtrise du comportement dynamique est un élément indispensable au bon fonctionnement des machines et des structures industrielles, en particulier dans des domaines très stratégiques comme l’énergie et le transport tout comme pour des produits de très haute technologie associés à la recherche fondamentale. Dans tous les cas, il s’agit de prévoir, de contrôler, de surveiller pour être en mesure, par exemple, d’améliorer les performances, de renforcer la sécurité, de respecter les normes, d’augmenter le confort, d’accroître la durée de vie et la robustesse, de réduire
les nuisances, de diminuer les masses embarquées, d’assurer l’autonomie énergétique. L’activité de l’équipe
« Dynamique et Contrôle des Structures (DCS) » est centrée sur ces objectifs-clés dans le domaine de la dynamique des structures ou des machines tournantes. L’équipe DCS se distingue par une forte composante expérimentale avec des bancs d’essais dédiés ou des équipements d’excellence. Parallèlement, la partie numérique propose des méthodes de résolution avancées afin de diminuer le temps de calcul tout en augmentant les
performances en termes de fiabilité
et de robustesse.
Théoriciens, numériciens et expérimentateurs travaillent en étroite collaboration pour développer et intégrer des modélisations multi-physiques et multi- échelles les plus réalistes possibles des phénomènes physiques mis en jeu dans le domaine des vibrations fortement non linéaires des machines tournantes, de la mécatronique, de la récupération d'énergie, du contrôle vibratoire...
Contact : didier.remond@insa-lyon.fr
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SUPPLÉMENT À N°64 G SEPTEMBRE 2018