Le Projet CONCRET
Développement du projet trans-secteur CONCRET
Après s'être focalisé sur les essais sous-structurés en pseudo-dynamiques (la partie critique d'une structure est testée et son complémentaire simulé pour réduire les coûts expérimentaux), le domaine des essais hybrides au LMT s'est enrichi d'une nouvelle thématique de recherche avec la création d'un poste de maître de conférences / chaire CNRS transversal au laboratoire. Cette thématique consiste à développer une approche où les parties simulées et testées sont les mêmes, ce qui permet un nouveau type de pilotage.
A court terme, cela permettra de réaliser des pilotages sur des quantités d'intérêt jusque là impossible (par exemple un taux de mixité en propagation de fissure) et cela ouvre la voie à long terme à des essais pilotés pour l'optimisation de l'identification d'un modèle choisi.
Ce concept est intéressant si l'essai est exécuté sur une machine multiaxiale car l'algorithme a alors la « liberté » d'explorer différents chargements. Il est donc appliqué sur une machine d'essai de nouvelle génération, à six degrés de liberté (DDL) . Cette machine à architecture hexapode, initialement fabriquée pour la simulation de conduite de véhicule chez Renault, a été progressivement transformée au laboratoire en véritable machine d'essais mécaniques. Outre des améliorations structurales, une cellule d'effort adaptée a été conçue et un pilotage en déplacement 3D (6 DDL) par corrélation d'images a été mis en place. Ce dernier a été rendu possible grâce à la performance des outils de Corrélation d'Images Numérique de la plateforme de programmation Metil développée par la Cellule Développement Logiciel du laboratoire.
A court terme, cela permettra de réaliser des pilotages sur des quantités d'intérêt jusque là impossible (par exemple un taux de mixité en propagation de fissure) et cela ouvre la voie à long terme à des essais pilotés pour l'optimisation de l'identification d'un modèle choisi.
Ce concept est intéressant si l'essai est exécuté sur une machine multiaxiale car l'algorithme a alors la « liberté » d'explorer différents chargements. Il est donc appliqué sur une machine d'essai de nouvelle génération, à six degrés de liberté (DDL) . Cette machine à architecture hexapode, initialement fabriquée pour la simulation de conduite de véhicule chez Renault, a été progressivement transformée au laboratoire en véritable machine d'essais mécaniques. Outre des améliorations structurales, une cellule d'effort adaptée a été conçue et un pilotage en déplacement 3D (6 DDL) par corrélation d'images a été mis en place. Ce dernier a été rendu possible grâce à la performance des outils de Corrélation d'Images Numérique de la plateforme de programmation Metil développée par la Cellule Développement Logiciel du laboratoire.
A différentes étapes de sa transformation, des essais de fissuration sur éprouvette entaillée en béton ont été réalisés conjointement par des membres des secteurs Génie Civil et Matériaux, permettant de valider les améliorations.
Une thèse CIFRE EDF/ENS-Cachan concernant le pilotage en facteur d'intensité des contraintes lors d'essais de fissuration sur béton a débuté en octobre 2012. Ce travail est dans la continuité directe des essais précédents sur l'hexapode, introduisant une part croissante de calcul numérique dans la boucle d'asservissement; ici une simulation par éléments finis avec un modèle de Mécanique Linéaire de la Rupture ou d'endommagement est utilisée.
La boucle d'asservissement du pilotage en déplacement 3D par corrélation (figure 1) est exécutée à une fréquence de 20 Hz.
Cette performance est permise par la conjonction de 3 éléments :
- premièrement un algorithme de Corrélation d'Image Numérique Intégré, c'est-à-dire utilisant des fonctions de forme spécifiques à la cinématique cherchée (dans le cas présent les
- 6 mouvements de corps rigide possibles par caméra), ce qui réduit le nombre de degré de liberté cherché par image au stricte nécessaire,
- deuxièmement, une implémentation sur processeur GPU, dont les capacités de calcul sont devenues très supérieures à celles des CPU ces dernières années,
- enfin, une minimisation globale sur l'ensemble des images des différentes caméras.
Cette technique, de type MIMO - Multiple Input (plusieurs caméras) / Multiple Output (plusieurs mesurandes) - permet d'atteindre des performances supérieures à un traitement indépendant des informations des différentes caméras. On voit (figure 2) que pour une même configuration matérielle l'incertitude de mesure des longueurs vérins est beaucoup plus faible en combinant les informations des caméras (MIMO) qu'en les utilisant indépendamment. L'incertitude sub-micrométrique permet alors un pilotage précis de l'hexapode avec un correcteur traditionnel par vérin.
En savoir plus
Figure 1 (cliquer sur l'image)
Figure 2 (cliquer sur l'image)
