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Dispositif de mesure de compliance de la structure ac- ac-tive

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composant AMF pour faire varier sa compliance

4.4 Dispositif de mesure de compliance de la structure ac- ac-tive

4.4.1 Dispositif d’essai

La figure4.8 montre le dispositif exp´erimental. Trois point sont ici d´etaill´es : (a) commande des servomoteurs

Pour commander les deux servomoteurs en A et B, un micro-contrˆoleur Robotis CM-700 a ´et´e utilis´e. Les servomoteurs sont pilot´es en angle. Deux intervalles d’angles ont ´et´e fix´es pour chacun des servomoteurs :

• θA∈[θAinit−12˚,θAinit+ 12˚] avec θAinit= 165˚,

• θB ∈[θBinit−12˚, θBinit+ 12˚] avec θBinit= 50˚.

Chapitre 4. Etude exp´´ erimentale d’une structure flexible int´egrant un AMF 100 Ces valeurs deθAinitetθBinitcorrespondent `a l’´etat de la structure sans composant AMF et `a l’´etat libre de contrainte. Onze valeurs d’angle dans chaque intervalle ont ´et´e prises en compte pour effectuer le balayage.

Figure 4.8:Dispositif exp´erimental.

(b) mesure des positions de l’effecteur

Le dispositif de mesure de coordonn´ees utilis´e est un laser tracker. La figure 4.9 montre ce dispositif de mesure. Les caract´eristiques de ce moyen de mesure ont ´et´e pr´ecis´ees dans la section2.4.3dans le chapitre 3.

(c) application d’une force sur l’effecteur

Le chargement ext´erieur permettant de mesurer la compliance de la structure est appliqu´e suivant la direction verticale y : en pratique, une masse est suspendue `a partir de l’axe de la liaison pivot sup´erieure passive par un crochet en S comme le montre la figure 4.10.

Figure 4.9:Mesure par laser tracker.

Figure 4.10:Application d’un chargement vertical.

Chapitre 4. Etude exp´´ erimentale d’une structure flexible int´egrant un AMF 102 4.4.2 Protocole exp´erimental

Les cartes de compliance ont ´et´e mesur´ees pour deux niveaux de pr´e-d´eformation du ressort AMF `a temp´erature ambiante (´etat martensitique) :

— Une premi`ere campagne a ´et´e r´ealis´ee avec le ressort AMF pr´e-d´eform´e `a l’´etat martensitique lors de sa mise en place sur la structure. Cela correspond au cas No1’ du tableau4.5;

— ensuite une seconde campagne d’essais a ´et´e r´ealis´ee sans pr´e-d´eformation `a l’´etat martensitique lors de sa mise en place sur la structure, cette campagne corres-pond au cas No2’ du tableau 4.5.. Notons que ce cas correspond `a la configura-tion num´erique No2 du chapitre pr´ec´edent. L’objectif est de voir l’influence seule du changement de la raideur de l’AMF (changement de module d’Young entre l’aust´enite et la martensite).

Cas Param`etre Valeur

No1’ D´eformation recouvrable consid´er´ee, γ 6%

Raideur dans la configuration non-activ´ee,Knon−act0 0,165 N/mm Raideur dans la configuration activ´ee, Kact0 0,308 N/mm No2’ D´eformation recouvrable consid´er´ee, γ 0%

Raideur dans la configuration non-activ´ee,Knon−act0 0,165 N/mm Raideur dans la configuration activ´ee, Kact0 0,308 N/mm Table 4.5: Propri´et´es du composant AMF consid´er´ees pour les deux campagnes

exp´erimentales.

Pour la campagne d’essais No1’, les ´etapes du protocole exp´erimental sont les suivantes :

Mise en place

1. On fait passer un courant ´electrique dans le ressort AMF (d´emont´e de la structure).

Sa temp´erature augmente par effet Joule et il passe `a l’´etat aust´enitique en quelques secondes. Il prend sa longueur totale `a vide `a HT (44 mm), voir tableau 4.3.

2. On laisse le ressort AMF revenir `a temp´erature ambiante, il passe `a l’´etat marten-sitique tout en gardant sa longueur (martensite auto-accommodante).

3. En parall`ele des ´etapes 1 et 2, on met la structure dans sa position de r´ef´erence en d´ebloquant les servomoteurs (´etat libre de contrainte). Les servomoteurs se positionnent aux positions angulaires θAinit etθBinit. Le point C se positionne en un point que l’on consid`ere comme origine du rep`ere (x= 0, y= 0).

4. On choisit de pr´e-d´eformer le composant AMF de 6% comme dans le chapitre 3 (voir tableau 3.3). Pour avoir une pr´e-d´eformation du composant AMF de 6%, il faut appliquer une valeur de pr´e-d´eformation ∆Lpredef sur le ressort (rappelons que les fils sont inextensibles). La valeur ∆Lpredef est ´egale `a :

∆Lpredef = LAC×6

100 = 314×6

100 = 18,84 mm (4.3)

Donc on pr´e-d´eforme le ressort `a temp´erature ambiante en lui appliquant un effort de traction jusqu’`a atteindre une longueur totale r´esiduelle de 44 + 18,84 = 62,84 mm.

5. On place le composant AMF sur la structure en ne le tendant ”presque pas” (la structure ne se d´eforme pas) : voir figure4.11-a.

Construction des cartes de compliance `a temp´erature ambiante

6. Toujours `a temp´erature ambiante, on donne une consigne d’angle θA pour le ser-vomoteur situ´e au niveau de la liaison A, et une consigneθB pour le servomoteur de la liaison B. L’effecteur C de la structure se d´eplace du fait de la flexibilit´e de cette derni`ere, et se positionne en un nouveau point de l’espace. `A titre d’exemple, la figure 4.11-b montre une configuration pour θA = 153˚etθB = 177˚.

Figure 4.11: Diff´erentes configurations pour le emonstrateur : (a) pour θA = θAinit = 165˚etθB = θBinit = 50˚, (b) pour θA = 153˚etθB = 177˚.

Chapitre 4. Etude exp´´ erimentale d’une structure flexible int´egrant un AMF 104 7. On mesure les coordonn´ees (x, y) du point atteint par l’effecteur `a l’aide du laser

tracker.

8. On applique un chargement verticalFy =−3 N `a l’aide d’une masse suspendue `a l’effecteur : voir figure4.10. Cette valeur de la force est similaire `a la valeur utilis´ee dans le chapitre pr´ec´edent. L’effecteur se d´eplace vers une nouvelle position.

9. On mesure les coordonn´ees (x0, y0) de la nouvelle position `a l’aide du laser tracker.

10. Les coordonn´ees mesur´ees (x, y) et (x0, y0) permettent de d´eduire le d´eplacement de l’effecteur suite `a l’application du chargement Fy. On peut ainsi calculer les deux compliances globales suivantes au point (x, y) de l’espace de travail :

Sxynon−act= x0−x Fy

Syynon−act= y0−y Fy

11. Suite `a cela, on repasse `a l’´etape 6 pour donner une nouvelle consigne sur θA et sur θB. On reprend les ´etapes 6 `a 10. Le passage en revue des onze valeurs dans l’intervalle fix´e pour chaque angle θA etθB permet d’obtenir les cartographies de Sxynon−act etSyynon−act avec le ressort `a l’´etat martensitique.

Construction des cartes de compliance `a haute temp´erature

12. On passe maintenant aux mesures `a l’´etat aust´enitique : pour cela on chauffe le ressort AMF en faisant passer un courant ´electrique.

13. `A partir de l`a, on reproduit les mˆeme ´etapes de 6 `a 11 tout en gardant le syst`eme

´

electrique de chauffage (ressort AMF toujours `a l’´etat aust´enitique : AMF activ´e).

Les cartes de compliances Sxyact etSyyact sont ensuite obtenues.

On obtient donc au final les cartes de compliances Sxynon−act et Snon−actyy `a l’´etat martensitique, et Sxyact et Sactyy `a l’´etat aust´enitique, pour ce cas No1’.

Pour la deuxi`eme campagne d’essai No2’, on proc`ede comme pour la campagne No1’, sauf que l’on ne fait pas l’´etape 4.

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