Q : Quels sont les principaux défis auxquels les laboratoires d’essais sismiques doivent faire face aujourd’hui ?
Peter Gunness : Les scientifiques ont commencé à mesurer les enregistrements d’accélération sismique au milieu du XXe siècle, permettant ainsi d’alimenter les bases de données actuelles avec des milliers d’enregistrements de mouvements du sol. Les tremblements de terre à fort mouvement de sol qui causent le plus de dégâts et entraînent le plus de décès ont des caractéristiques uniques. Chaque fort tremblement de terre nous apprend donc quelque chose de nouveau. Il est donc nécessaire de disposer de systèmes d’essai permettant de simuler tous les scénarios sismiques possibles afin de valider la planification préalable aux tremblements de terre. Étant donné que de nombreux forts tremblements de terre exercent des forces d’une manière unique, ils entraînent souvent des changements dans les codes du bâtiment structurel, les normes d’essai de qualification et les exigences en matière d’équipement d’essai sismique.
Tout le monde souhaite tester les spécimens en se rapprochant le plus possible de l’échelle réelle afin d’obtenir les simulations les plus précises et les plus pures du comportement des spécimens dans le monde réel. Cependant, étant donné que les essais sismiques structurels incluent des bâtiments, des sections de pont et d’autres objets d’essai particulièrement volumineux et lourds, les exigences en matière de puissance et d’espace pour effectuer des essais à une taille proche de la réalité sont très onéreuses. Les laboratoires doivent travailler avec un modèle réduit de la réalité, ce qui entraîne des inexactitudes qui doivent être prises en compte lors des essais.
La plupart des tremblements de terre ont un contenu de très basse fréquence et de fort déplacement. Cependant, lorsqu’un modèle réduit du spécimen est testé, la compression de l’axe de temps augmente le contenu de fréquence et réduit le déplacement. Cela entraîne des problèmes de conception et de servocontrôle, car le système doit fonctionner sur une gamme de fréquences relativement étendue et les spécimens sont assemblés directement sur la table de vibration. La masse ajoutée du spécimen a une incidence sur le réglage de la table et sur la réponse.
De plus, toute force appliquée à la table vibrante à des fins de réglage peut endommager le spécimen et modifier complètement son comportement. Pour protéger le spécimen et la fidélité de l’essai, le réglage doit être effectué à une amplitude réduite. Au cours de l’essai, les résonances et les changements de dynamique du spécimen d’essai doivent être pris en compte par le système de contrôle, de manière à limiter les erreurs et à garantir que le déroulement de la trace temporelle est réalisé avec précision.
Q : Comment le fournisseur MTS permet-il aux laboratoires d’essais de relever ces défis ?
P. Gunness : Ces défis peuvent être relevés principalement grâce à notre logiciel phare de qualification et de simulation sismique, STEX Pro. Ce logiciel intègre notre technologie RPC® (Remote Parameter Control), la meilleure de sa catégorie, pour permettre de réaliser des tests et des simulations de qualification sismique précis et reproductibles sur des structures et sous-structures civiles, ainsi que sur des équipements non structuraux.
Ce logiciel combine des outils de simulation sismique avancés et une suite d’applications qui permettent de contrôler précisément des systèmes d’essais mécaniques multicanaux complexes. Un processus itératif est utilisé pour reproduire avec précision les accélérations, les vitesses et les déplacements à partir des traces temporelles enregistrées et des profils définis par nos clients.
Le logiciel STEX Pro est l’outil idéal pour toute application d’essai sismique multidimensionnel. Il est suffisamment polyvalent pour simuler la plupart des événements sismiques sur des spécimens de toute taille et sur n’importe quelle partie de ces derniers ainsi que pour des configurations impliquant un ou plusieurs degrés de liberté et une ou plusieurs tables vibrantes.
Pour les essais de qualification tels que les spécifications Bellcore, AC156 et IEE693, le logiciel STEX Pro offre toute une sélection d’outils de spectre de réponse aux chocs (SRS). Les laboratoires d’essai peuvent générer des spectres de réponse aux chocs à partir d’entrées de traces temporelles en accélération. Une fonction SRS inversée peut également convertir les données SRS en sorties de traces temporelles aléatoires, qui peuvent être utilisées comme réponse souhaitée pour la simulation.
Q : Pourquoi le logiciel STEX Pro est-il un outil essentiel pour la simulation sismique ?
P. Gunness : Pour les essais sismiques, le logiciel permet de recueillir les données relatives aux forces et aux mouvements sismiques dans le monde réel et de les reproduire avec précision sur des spécimens dans le laboratoire d’essai à l’aide d’une ou plusieurs tables vibrantes. Les ingénieurs d’essai peuvent ainsi voir comment les structures civiles et non civiles se comporteront dans des conditions sismiques très réalistes.
Q : Quelles mesures le logiciel utilise-t-il pour garantir la précision du réglage et de la simulation ?
P. Gunness : Les essais sismiques en laboratoire commencent par un modèle du système, connu sous le nom de « fonction de réponse en fréquence » ou FRF. Pour éviter d’endommager le spécimen, la fonction de réponse en fréquence est mesurée à un niveau d’amplitude très faible. Cependant, une faible amplitude peut parfois entraîner des erreurs de modélisation.
Le logiciel STEX Pro est doté d’outils complexes permettant d’évaluer la qualité de la fonction de réponse en fréquence à l’aide de tests de cohérence et de signal-bruit, tout en fournissant des indications sur la bande de contrôle de simulation pouvant être utilisée. La fonction de réponse en fréquence est inversée et utilisée avec les données souhaitées pour générer de manière itérative des fichiers de lecteur au niveau cible. Au cours de chaque étape d’itération, la méthode Turbo Adaptive Inverse peut être utilisée pour améliorer la fonction de réponse en fréquence inversée. La précision de la simulation des systèmes non linéaires est ainsi renforcée.
Q : En quoi le logiciel STEX Pro diffère-t-il des autres techniques de contrôle et de compensation des commandes ?
P. Gunness : Les systèmes de contrôle sismique MTS utilisent de nombreuses techniques de contrôle avancées et en temps réel pour optimiser les performances du système. Il s’agit de techniques de contrôle fixes telles que le contrôle à trois variables, l’équilibrage des forces et la compensation de couplage croisé, ainsi que de techniques de compensation des commandes, y compris la suppression d’harmoniques, le contrôle de phase d’amplitude et le contrôle inversé adaptatif.
Ces techniques, tout comme d’autres techniques, sont intégrées à la boîte à outils du système de contrôle sismique. Elles permettent de résoudre les problèmes de contrôle du système sismique décrits précédemment et améliorent la fidélité globale du système. Le logiciel STEX Pro ne remplace pas les fonctions de contrôle. Il les complète. Comme les compensateurs de commande, le logiciel permet d’améliorer la fidélité et la précision du système. Toutefois, il est bien plus performant dans un package unique et intégré. Il remplace les compensateurs de commande qui se trouvent dans les contrôles, et fonctionne également beaucoup mieux sur les systèmes avec de grandes quantités de couplage croisé et/ou des scénarios à tables multiples.
Q : De quels avantages les laboratoires d’essais sismiques bénéficient-ils grâce à leur partenariat avec MTS ?
P. Gunness : Faire partie de nos partenaires, ce n’est pas simplement bénéficier des logiciels, des contrôles et des équipements d’essai les plus performants. Les laboratoires d’essai qui travaillent avec MTS profitent aussi de dizaines d’années d’expérience pratique et de pratiques exemplaires éprouvées. Étant donné que le logiciel STEX Pro repose sur la technologie RPC, nous apportons un soutien local et un savoir-faire en matière de méthodologie d’essai dans le monde entier. Cette expertise nous permet d’aider nos clients à optimiser la précision et l’efficacité de leur programme d’essai pour répondre à leurs besoins actuels et à long terme.
Nous avons également la chance de travailler en étroite collaboration avec les ingénieurs d’essais sismiques les plus novateurs au monde, dont beaucoup utilisent des configurations à plusieurs tables du logiciel STEX Pro. La contribution directe de ces clients est un élément clé de notre volonté permanente d’ajouter de nouvelles caractéristiques et fonctionnalités utiles aux futures versions.
C’est grâce à cette approche unique de la technologie et de l’expertise du domaine que nos clients peuvent convertir davantage de données en informations et davantage d’informations en connaissances, ce qui leur permet de bénéficier de structures civiles et non civiles plus résistantes aux séismes.
Peter Gunness : Les scientifiques ont commencé à mesurer les enregistrements d’accélération sismique au milieu du XXe siècle, permettant ainsi d’alimenter les bases de données actuelles avec des milliers d’enregistrements de mouvements du sol. Les tremblements de terre à fort mouvement de sol qui causent le plus de dégâts et entraînent le plus de décès ont des caractéristiques uniques. Chaque fort tremblement de terre nous apprend donc quelque chose de nouveau. Il est donc nécessaire de disposer de systèmes d’essai permettant de simuler tous les scénarios sismiques possibles afin de valider la planification préalable aux tremblements de terre. Étant donné que de nombreux forts tremblements de terre exercent des forces d’une manière unique, ils entraînent souvent des changements dans les codes du bâtiment structurel, les normes d’essai de qualification et les exigences en matière d’équipement d’essai sismique.
Tout le monde souhaite tester les spécimens en se rapprochant le plus possible de l’échelle réelle afin d’obtenir les simulations les plus précises et les plus pures du comportement des spécimens dans le monde réel. Cependant, étant donné que les essais sismiques structurels incluent des bâtiments, des sections de pont et d’autres objets d’essai particulièrement volumineux et lourds, les exigences en matière de puissance et d’espace pour effectuer des essais à une taille proche de la réalité sont très onéreuses. Les laboratoires doivent travailler avec un modèle réduit de la réalité, ce qui entraîne des inexactitudes qui doivent être prises en compte lors des essais.
La plupart des tremblements de terre ont un contenu de très basse fréquence et de fort déplacement. Cependant, lorsqu’un modèle réduit du spécimen est testé, la compression de l’axe de temps augmente le contenu de fréquence et réduit le déplacement. Cela entraîne des problèmes de conception et de servocontrôle, car le système doit fonctionner sur une gamme de fréquences relativement étendue et les spécimens sont assemblés directement sur la table de vibration. La masse ajoutée du spécimen a une incidence sur le réglage de la table et sur la réponse.
De plus, toute force appliquée à la table vibrante à des fins de réglage peut endommager le spécimen et modifier complètement son comportement. Pour protéger le spécimen et la fidélité de l’essai, le réglage doit être effectué à une amplitude réduite. Au cours de l’essai, les résonances et les changements de dynamique du spécimen d’essai doivent être pris en compte par le système de contrôle, de manière à limiter les erreurs et à garantir que le déroulement de la trace temporelle est réalisé avec précision.
Q : Comment le fournisseur MTS permet-il aux laboratoires d’essais de relever ces défis ?
P. Gunness : Ces défis peuvent être relevés principalement grâce à notre logiciel phare de qualification et de simulation sismique, STEX Pro. Ce logiciel intègre notre technologie RPC® (Remote Parameter Control), la meilleure de sa catégorie, pour permettre de réaliser des tests et des simulations de qualification sismique précis et reproductibles sur des structures et sous-structures civiles, ainsi que sur des équipements non structuraux.
Ce logiciel combine des outils de simulation sismique avancés et une suite d’applications qui permettent de contrôler précisément des systèmes d’essais mécaniques multicanaux complexes. Un processus itératif est utilisé pour reproduire avec précision les accélérations, les vitesses et les déplacements à partir des traces temporelles enregistrées et des profils définis par nos clients.
Le logiciel STEX Pro est l’outil idéal pour toute application d’essai sismique multidimensionnel. Il est suffisamment polyvalent pour simuler la plupart des événements sismiques sur des spécimens de toute taille et sur n’importe quelle partie de ces derniers ainsi que pour des configurations impliquant un ou plusieurs degrés de liberté et une ou plusieurs tables vibrantes.
Pour les essais de qualification tels que les spécifications Bellcore, AC156 et IEE693, le logiciel STEX Pro offre toute une sélection d’outils de spectre de réponse aux chocs (SRS). Les laboratoires d’essai peuvent générer des spectres de réponse aux chocs à partir d’entrées de traces temporelles en accélération. Une fonction SRS inversée peut également convertir les données SRS en sorties de traces temporelles aléatoires, qui peuvent être utilisées comme réponse souhaitée pour la simulation.
Q : Pourquoi le logiciel STEX Pro est-il un outil essentiel pour la simulation sismique ?
P. Gunness : Pour les essais sismiques, le logiciel permet de recueillir les données relatives aux forces et aux mouvements sismiques dans le monde réel et de les reproduire avec précision sur des spécimens dans le laboratoire d’essai à l’aide d’une ou plusieurs tables vibrantes. Les ingénieurs d’essai peuvent ainsi voir comment les structures civiles et non civiles se comporteront dans des conditions sismiques très réalistes.
Q : Quelles mesures le logiciel utilise-t-il pour garantir la précision du réglage et de la simulation ?
P. Gunness : Les essais sismiques en laboratoire commencent par un modèle du système, connu sous le nom de « fonction de réponse en fréquence » ou FRF. Pour éviter d’endommager le spécimen, la fonction de réponse en fréquence est mesurée à un niveau d’amplitude très faible. Cependant, une faible amplitude peut parfois entraîner des erreurs de modélisation.
Le logiciel STEX Pro est doté d’outils complexes permettant d’évaluer la qualité de la fonction de réponse en fréquence à l’aide de tests de cohérence et de signal-bruit, tout en fournissant des indications sur la bande de contrôle de simulation pouvant être utilisée. La fonction de réponse en fréquence est inversée et utilisée avec les données souhaitées pour générer de manière itérative des fichiers de lecteur au niveau cible. Au cours de chaque étape d’itération, la méthode Turbo Adaptive Inverse peut être utilisée pour améliorer la fonction de réponse en fréquence inversée. La précision de la simulation des systèmes non linéaires est ainsi renforcée.
Q : En quoi le logiciel STEX Pro diffère-t-il des autres techniques de contrôle et de compensation des commandes ?
P. Gunness : Les systèmes de contrôle sismique MTS utilisent de nombreuses techniques de contrôle avancées et en temps réel pour optimiser les performances du système. Il s’agit de techniques de contrôle fixes telles que le contrôle à trois variables, l’équilibrage des forces et la compensation de couplage croisé, ainsi que de techniques de compensation des commandes, y compris la suppression d’harmoniques, le contrôle de phase d’amplitude et le contrôle inversé adaptatif.
Ces techniques, tout comme d’autres techniques, sont intégrées à la boîte à outils du système de contrôle sismique. Elles permettent de résoudre les problèmes de contrôle du système sismique décrits précédemment et améliorent la fidélité globale du système. Le logiciel STEX Pro ne remplace pas les fonctions de contrôle. Il les complète. Comme les compensateurs de commande, le logiciel permet d’améliorer la fidélité et la précision du système. Toutefois, il est bien plus performant dans un package unique et intégré. Il remplace les compensateurs de commande qui se trouvent dans les contrôles, et fonctionne également beaucoup mieux sur les systèmes avec de grandes quantités de couplage croisé et/ou des scénarios à tables multiples.
Q : De quels avantages les laboratoires d’essais sismiques bénéficient-ils grâce à leur partenariat avec MTS ?
P. Gunness : Faire partie de nos partenaires, ce n’est pas simplement bénéficier des logiciels, des contrôles et des équipements d’essai les plus performants. Les laboratoires d’essai qui travaillent avec MTS profitent aussi de dizaines d’années d’expérience pratique et de pratiques exemplaires éprouvées. Étant donné que le logiciel STEX Pro repose sur la technologie RPC, nous apportons un soutien local et un savoir-faire en matière de méthodologie d’essai dans le monde entier. Cette expertise nous permet d’aider nos clients à optimiser la précision et l’efficacité de leur programme d’essai pour répondre à leurs besoins actuels et à long terme.
Nous avons également la chance de travailler en étroite collaboration avec les ingénieurs d’essais sismiques les plus novateurs au monde, dont beaucoup utilisent des configurations à plusieurs tables du logiciel STEX Pro. La contribution directe de ces clients est un élément clé de notre volonté permanente d’ajouter de nouvelles caractéristiques et fonctionnalités utiles aux futures versions.
C’est grâce à cette approche unique de la technologie et de l’expertise du domaine que nos clients peuvent convertir davantage de données en informations et davantage d’informations en connaissances, ce qui leur permet de bénéficier de structures civiles et non civiles plus résistantes aux séismes.
