Acquisition et traitement des données

± 10 g 2 % ± 3,92 m/s² vérification sur pot vibrant JDC Effort de traction dans les armatures 54 0-35 kN - - ± 0,1 kN

2.4.3. Acquisition et traitement des données

Deux appareils d’acquisition ont été utilisés pour l’expérimentation et pilotés par un seul ordinateur (Figure 2-25).

L'acquisition de tous les capteurs se fait à l'aide de deux convertisseurs « analogique-numérique » IOTECH Daqlab 2001. Ces cartes d'acquisition ont une vitesse d'échantillonnage

maximale de 200 kHz, ce qui correspond à la vitesse de scrutation des voies, soit 5 μs ;

l'acquisition est asynchrone. Une carte est dédiée aux jauges et une deuxième carte à tous les autres capteurs. La fréquence d’acquisition retenue pour les essais est de 1024 Hz.

Ces cartes peuvent être complétées par des cartes de conditionnement ou de multiplexage. C’est le cas pour les jauges de déformation avec sept cartes IOTECH DBK43B qui effectuent à la fois le conditionnement et le multiplexage en 7 x 8 voies et, pour les autres capteurs trois cartes de multiplexage DBK85 en 3 x 16 voies ont été utilisées.

En ce qui concerne les conditionneurs, la majeure partie des capteurs possèdent leur électronique intégrée, il suffit donc de les alimenter et de récupérer leur signal. Les autres sont des capteurs à pont de jauges conditionnés, soit par un support DEWETRON avec des cartes DAQP-bridge, soit par des conditionneurs de type S7DC.

Le pilotage des appareils d’acquisition se fait avec le logiciel DASYLAB, via une interface de programmation graphique. Le programme développé permet d’enregistrer les données sur un disque dur externe facilitant ainsi la sauvegarde et la duplication des données sur un espace réseau réservé.

Le traitement des données se décompose en quatre phases : acquisition, suppression des coupures du signal, sous-échantillonnage et calculs. Pour l'acquisition, une feuille de travail de DasyLab a été utilisée pour enregistrer l'ensemble des capteurs et des jauges. Chaque jour, l’enregistrement devait être lancé le matin avant le début des essais et arrêté le soir à la fin des essais. Le volume total de données avait été estimé à plus de 600 gigaoctets.

A la fin de cette phase, les fichiers bruts obtenus comportent les données du signal pendant toute la durée de l’essai, c'est-à-dire plusieurs phases de sollicitation entrecoupées de phases d'arrêt. Les coupures d'enregistrement des données sont supprimées afin de restituer les signaux en continu. Ainsi les fichiers créés représentent uniquement la sollicitation pour chaque journée d’essais.

En raison de la taille importante des fichiers de données et pour bien représenter l'évolution des paramètres en fonction du nombre de cycles pour les essais de fatigue, un système de sous-échantillonnage a été mis en place pour les essais de fatigue. La préparation des fichiers de sous-échantillonnage revient à créer des fichiers ASCII concernant chacun une séquence d'environ 100 cycles. La prise d’échantillons est plus fréquente au début des essais de fatigue et s’espace dans le temps avec l’avancement de l’essai. Le tableau 2-5 donne les fréquences de prises d’échantillons. Il a été défini à partir du retour d’expérience du CER.

Tableau 2-5 - Tableau de sélection des échantillons (Froumentin et al., 2008). Plage des cycles :

de cycle début à cycle fin

Pas de sélection des échantillons

nombre de cycles retenus par séquence de 0 à 15 000 1 000 100 de 15 000 à 50 000 2 500 100 de 50 000 à 100 000 5 000 100 de 100 000 à 200 000 10 000 100 de 200 000 à 500 000 30 000 100 de 500 000 à 1 800 000 150 000 100 de 1 800 000 à 6 800 000 150 000 100

La phase finale de dépouillement consiste à calculer la valeur moyenne des données de chaque échantillon et l’amplitude du signal, nommée valeur crête, calculée en s’appuyant sur la méthode de transformation rapide de Fourier (FFT) (Figure 2-26).

Figure 2-26 - Illustration de la valeur moyenne et de la valeur crête (Froumentin et al., 2008).

Cette procédure de traitement des échantillons a été appliquée aux essais multifréquences et adaptée pour les essais « double M ». Pour les premiers, un échantillon de cent cycles a été choisi aux différentes fréquences testées, ce qui a abouti aux calculs d’une valeur moyenne et d’une amplitude pour chaque capteur pour chaque fréquence.

Le signal théorique d’un « double M » est composé de six fréquences. L’échantillon analysé est composé de 2560 cycles de chargement. Les amplitudes ont été déterminées à l’aide de la méthode des maxima et minima. La transformée rapide de Fourier a servi aux calculs des amplitudes des deux fréquences fondamentales. Pour pouvoir comparer plus facilement les résultats avec ceux des essais multifréquences, les amplitudes des variations des différentes grandeurs ont été déterminées en passant par les maxima et minima.

Bilan

Les expérimentations du CER sont conçues dans le but d’identifier les différents mécanismes qui régissent la réponse d’un ouvrage en Terre Armée aux sollicitations ferroviaires. De plus, cette expérimentation à échelle 1 donnera les ordres de grandeur réels des différents phénomènes observables. Comme il n’existe pas de critère établi de déformation de la plate-forme, cette difficulté est levée par l’association d’un soutènement et d’un remblai technique, ce dernier étant l’ouvrage de référence de la SNCF.

Le plot expérimental, dont la réalisation a nécessité plus de 1100 tonnes de matériau de remblai, est proche en termes de dimensions de ce que pourrait être un tronçon d’une future LGV. De plus, la structure d’assise a été dimensionnée selon les règles en vigueur. La mise en œuvre a dû être adaptée en raison de l’accès à la fosse. Elle a été réalisée de manière soignée et avec des moyens plus légers que ceux utilisés lors d’un chantier, mais l’ouvrage reste représentatif d’un mur réel.

Les deux systèmes de chargement sont complémentaires et ont permis l’établissement d’un programme de chargement complet. Il est à la fois composé de sollicitations dynamiques et cycliques à des niveaux de charge de service et de sollicitations cycliques quasi-statiques pour lesquelles les surcharges sont bien supérieures à celles pour lesquelles l’ouvrage a été dimensionné.

L’instrumentation s’appuie sur plus de 150 capteurs. La fréquence d’échantillonnage élevée et la capacité de stockage importante du système d’acquisition permettent le suivi complet de l’ouvrage tout au long du programme expérimental. La méthode de traitement retenue donnera un historique représentatif de la réponse des deux structures aux différents chargements pour que l’analyse se fasse à partir d’un volume plus restreint de données.

Enfin, les résultats obtenus dans cette partie du travail de thèse pourront servir de référence pour les essais en centrifugeuse et la modélisation numérique.

Chapitre 3