SYSTEMES PRODERA POUR L’ANALYSE MODALE

Prodera

PRODERA - 2006 2

Présentation de la société PRODERA

Essais de vibration au sol

Excitateurs et amplificateurs de puissance

P-Sys-Modal® / P-Win-Modal®

Questions…

Autres logiciels complémentaires Suspensions et autres accessoires

Essais de vibration en vol

Logiciel de prédiction de flottement P-Flight-Modal®

Systèmes d’excitation en vol

Logiciel pour essais de flottement P-Flutter-Monitoring®

Systèmes de télémétrie

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PRODERA

PRODERA est un fournisseur mondialement connu des produits suivants :

Equipements pour les essais de

vibration en vol

Equipements pour les essais de vibration au

sol

Systèmes sur mesure

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PRODERA

SIMULATIONModes théoriques

Essai de vibrations au

solModes réels

PREDICTION DE

FLOTTEMENTSimulation du phénomène

ESSAIS EN VOLVérification du domaine de vol

Optimisationdu modèle

Prototype

RésultatsGVT

Validation du domaine de vol

Domaine de vol

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ESSAIS DE VIBRATION AU SOL

Amplificateurs de puissance

Excitateurs électrodynamiques

Accéléromètres et amplificateurs de charge

Autres …

P-Sys-Modal ®

Systèmes de suspension

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ESSAIS DE VIBRATION EN VOL

Impulseurs pyrotechniques Excitateurs inertiels et amplificateurs de puissance

Enregistreurs en vol Systèmes de télémétrie

P-Flight-Modal® : prédiction de flottement

P-Flutter-Monitoring® :

contrôle en temps réel des essais en vol

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QUELQUES REFERENCES

AERMACCHI, ALSTOM, ANTONOV, ASTRIUM, CEA,

DASSAULT AVIATION, DLR., EADS AIRBUS, EADS

CASA, EADS LAUNCH VEHICULES, EDF, EMBRAER, EUROCOPTER, INTESPACE, MBDA, MIG, ONERA,

RKK ENERGIA, SOPEMEA, SUKHOI, TAI, THALES, TSAGI, TSNIIMACH, TUPOLEV, VZLU, …

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Excitateurs EX 520 C50 utilisés lors de l’essai de vibration au sol de l’AIRBUS A380-800 réalisé par une équipe conjointe ONERA-DLR (meneur de projet : ONERA)

Photo Copyright AIRBUS

AIRBUS A380-800

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Excitation verticale (excitateur 1000N EX 420 C) et latérale (excitateur 550 N EX 520 C 50) du moteur Rolls Royce interne gauche pendant l’essai de vibration au sol de l’AIRBUS A 340/600 réalisé en février 2001 à Toulouse

(réalisation ONERA). Photo Copyright Airbus

AIRBUS A340-600

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AIRBUS A318

Excitations horizontale, latérale et verticale d’un moteur pendant l’essai de vibration au sol de l’AIRBUS A 318 réalisé par DLR. à Hambourg (Allemagne) – Photo Copyright AIRBUS

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AIRBUS

Système d’excitation biaxe – Photo Copyright AIRBUS

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AERMACCHI M-346

Essai de vibration au sol de l’Aermacchi M-346

Photo Copyright Aermacchi

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AERO VODOCHODY L-159

Essai de vibration au sol sur l’avion AERO Vodochody L-159 équipé de charges externes, essai réalisé par VZLU

Photo Copyright VZLU

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VZLU

Système d’excitation multipoint complexe

Photo Copyright VZLU

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SNECMA

Essai d’un composant de moteur

Photo Copyright SNECMA

PRODERA - 2006 16

EADS SPACE ARD

Essai de la capsule ARD

Photo Copyright EADS SPACE

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INTESPACE

Essai du satellite SILEX

Photo Copyright Intespace

PRODERA - 2006 18

TSNIIMACH

Essais sur modèles réduits de Bouran et Soyouz

Photos Copyright Tsniimach

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THALES UNDERWATER SYSTEMS

Transducteur sous-marin développé en coopération avec Thales Underwater Systems

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Gamme complète d’excitateurs électrodynamiques pour l’analyse modale

Pas d’influence sur la structure

Equipage mobile léger et robuste

Peu de raideur

EX 520 C50 : 550N (~ 55 kgf) seulement 680 g.

EX 520 C50 : sans membranes (pas de raideur)

EXCITATEURS ELECTRODYNAMIQUES POUR

L’ANALYSE MODALE

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Les excitateurs PRODERA peuvent être équipés des fonctionnalités suivantes :

Indicateur de position de l’équipage mobile

Ventilation interne

Anneaux de Kellog pour un fonctionnement optimal à des fréquences élevées

Capteur de température

TEDS

EXCITATEURS ELECTRODYNAMIQUES POUR

L’ANALYSE MODALE

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EXCITATEUR FORCE NOMINALE

SINUS (valeur crête)

(N/lbf)

FACTEUR DE FORCE

(N/A / lbf/A)

COURSE

(mm / inch)

MASSE MOBILE(g / lbs)

EX 6 Sans membranes 3 à 6 / 0,67 à 1,34 1,5 à 2 / 0,33 à 0,44 ± 1,5 / ± 0,05 8,5 à 13,5 / 0,01 à 0,03

EX 8 Sans membranes 4 à 8 / 0,89 à 1,79 2 à 2,5 / 0,44 à 0,56 ± 1,5 / ± 0,05 8,5 à 13,5 / 0,01 à 0,03

EX 12 10 / 2,24 5 / 1,12 ± 5 / ± 0,19 30 / 0,06

EX 24 20 / 4,49 5 / 1,12 ± 5 / ± 0,19 61 / 0,13

EX 20 Sans membranes 20 / 4,29 5 / 1,12 ± 5 / ± 0,19 35 / 0,07

EX 58 50 / 11,24 6,25 / 1,46 ± 6 / ± 0,23 110 / 0,24

EX 220 / EX 220 SC 200 / 44,96 10 / 2,24 ± 10 / ± 0,39 195 / 0,42

EX 320 C50 Sans membranes 350 / 78,68 17,5 / 3,93 ± 25 / ± 0,98 N/A

EX 520 C50 Sans membranes 550 / 123,64 27,5 / 6,18 ± 25 / ± 0,98 680 / 1,49

EX 1060 A 1.200 / 224,8 20 / 4,49 ± 12,5 / ± 0,49 1.000 / 2,20

EX 2060A 2.040 / 449,6 34 / 7,64 ± 12,5 / ± 0,49 1.000 / 2,20

EX 5080 A 5.000 / 1.124 63 / 14,16 ± 20 / ± 0,78 5.300 / 11,68

EXCITATEURS ELECTRODYNAMIQUES

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AMPLIFICATEURS A CONTRE-REACTION COURANT

POUR L’ANALYSE MODALE

Soit Z l’impédance de sortie de l’amplificateur

Le ratio entre l’impédance de l’amplificateur et l’impédance de la bobine est très élevé

Le courant généré est directement proportionnel à la tension d’entrée, indépendamment du mouvement de la bobine, même sous des conditions de résonance Pas besoin de capteur de force

Rcoil

Rfeedback

IoVi Du fait de l’architecture de l’amplificateur

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AMPLIFICATEUR PUISSANCE DE SORTIE RMS

(W)

COURANT MAXIMUM

(Acrête)

TENSION MAXIMUM

(Vcrête)

SIGNAL ENTREE

(Vcrête)

A 73230 ± 2 ± 30 ± 5

60 ± 4 ± 30 ± 5

A 73560 ± 4 ± 30 ± 5

120 ± 8 ± 30 ± 5

A 648 / A 648 S 400 ± 20 ± 40 ± 5

A 649 800 ± 40 ± 40 ± 5

A 649 HV 800 ± 20 ± 80 ± 5

A 651 S1 1.200 ± 60 ± 40 ± 5

A 651 S2 2.400 ± 60 ± 80 ± 5

A 709 4.000 ± 80 ± 100 ± 5

AMPLIFICATEURS A CONTRE-REACTION COURANT

POUR L’ANALYSE MODALE

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Système d’acquisition et de génération de signaux

Contrôlé par PC

Armoire standard compacte 19’’ 7U avec système de ventilation interne

Utilisation avec P-Win-Modal®

Même architecture et philosophie que pour les systèmes PRODERA livrés dans le passé

P-SYS-MODAL®

16 voies d’excitation 256 voies de mesure

P-Sys-Modal® Light basé sur un système OROS type OR 3x

4 voies d’excitation

32 voies de mesure

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Génération Interfaces

Bus interne

Amplificateurs de puissance et

excitateurs

Acq

uis

itio

n

P-Win-Modal ® installé dans ordinateur

PC PENTIUMSTRUCTURE

Accéléromètres & amplificateurs

de charge

P-SYS-MODAL®

Fil

tre

Lissajous

Multiplieur

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n

1 2

45°

En résonance, on peut calculer le facteur d’amortissement comme suit :

nn

12

2

Si le facteur d’amortissement est de l’ordre de 10-3

est de l’ordre de 10-321

ffff.f

by00.0ax00.0

Pour connaître la valeur exacte de la 4ème décimale du facteur d’amortissement, les fréquences doivent être mesurées avec au moins 4 décimales.

P-Sys-Modal® offre une stabilité de fréquence de 10-7

Grâce à P-Sys-Modal ®, on obtient la fréquence avec 4 décimales

L’IMPORTANCE DU GENERATEUR

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Appropriation: Technique d’isolement d’un mode par rapport aux autres basée sur le fait qu’en résonance, toutes les vitesses sont en phase ou en opposition de phase avec les forces d’excitation. Cette technique consiste à exciter la structure selon sa déformée modale, en jouant sur:

Cette technique permet d’isoler tous les modes, de manière à calculer les paramètres modaux avec un niveau de précision élevé.

le nombre de points d’excitation

l’amplitude des forces

la position des points d’excitation

L’APPROPRIATIONEn analyse modale expérimentale, il est critique de bien pouvoir discerner un mode, même s’il est très proche / couplé avec d’autres.

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Excitation au moyen de deux forces en quadrature ou plus

La résultante est une force constante qui tourne autour d’un axe

Utilisée pour des structures axisymétriques

APPROPRIATION : ROTATION DES FORCES

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Essai de linéarité

Puissance complexeAnalyse énergétique

Force en quadrature Evolution des fréquences

Décrément logarithmique

Fonctions de réponse en fréquence

Différentes méthodes mais un seul et même résultat

METHODES IMPLEMENTEES

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P-Flight-Modal®

P-Win-Modal®

Fichiers PRODERA

Fichierstexte

Fichiers UFF15; 55; 58;

82; 151

P-Flutter-Monitoring®

Codes Eléments FinisI-DEAS, NASTRAN, ANSYS, CATIA,…

INTERFACES AVEC D’AUTRES LOGICIELS

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Systèmes de suspension pour excitateurs

Systèmes de calibration

AUTRES PRODUITS POUR GVT

Liaisons mécaniques

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Système de suspension pneumatique utilisant les «jack points» de l’avion

SUSPENSIONS PNEUMATIQUES

Système compact, facilement adaptable à la taille de l’avion

Fréquence de coupure environ 0,9 Hz

Les suspensions peuvent être équipées d’un capteur de force pour mesurer à chaque instant la masse totale

Charges différentes selon le modèle, de quelques tonnes à des centaines de tonnes

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Systèmes d’acquisition et d’excitation multivoies

Appareils d’excitation

Appareils d’acquisition

STRUCTURE ELECTRONIQUE

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Systèmes d’acquisition et d’excitation multi-voies

STRUCSIM-3D®

STRUCTURE ELECTRONIQUE

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Appareil électronique simulant un planeur 3D équipé de :

8 excitateurs

64 capteurs

8 modes de vibration calibrés et traçables

Utile pour la calibration des systèmes et la formation :

Toujours les mêmes résultats

Aucune préparation de l’essai

STRUCTURE ELECTRONIQUE

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P-Flight-Modal® : logiciel composé des modules

• “FLUTTER”

DLM AIC subsonique

CPPM AIC supersonique

• “FQTRE”

CFD Transsonique

P-Flight-Modal® utilise les résultats du GVT

Lien direct avec P-Win-Modal®

FLUTTER

DLM CPPM FQTRE

P-Win-Modal®

Résultats GVT

Distribution des

pressions

Prédiction de Flottement

P-FLIGHT-MODAL®

Fonctionnement sous Linux

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P-FLIGHT-MODAL®

0 .00 200 .00 400 .00 600 .00 800 .00Velocity, m / s

0 .00

2 .00

4 .00

Freq

uenc

y, H

z

NASTRAN test case HA145B

AGARD SMP taileron

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EXCITATEURS INERTIELS

Systèmes électrodynamiques basés sur le mouvement d’une masse oscillante

• Contrôle total des forces d’excitation. Appropriation

• Utilisent des amplificateurs à contre-réaction courant embarquables

• Différents modèles:

EI 797: Vertical (450N) EI 799: Horizontal (450N)

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Système d’excitation générant une impulsion calibrée

• Installation simple

• Ne modifie pas la structure de l’avion

• Temps d’essai très court

IMPULSEURS PYROTECHNIQUES

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IMPULSEURS PYROTECHNIQUES

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Logiciel de calcul en temps quasi-réel de la fréquence et taux d’amortissement des modes lors des essais en vol

• Analyse par lissage des FRF

• Différents types d’essais:• Harmonique• Impulseurs pyrotechniques• « Free air turbulence »

• Toolbox MATLABTM

P-FLUTTER-MONITORING

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Merci de votre attention …