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 de θAinitet θBinitcorrespondent `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.
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 et θBinit. 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 consigne θB 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˚et θB = 177˚.
Figure 4.11: Diff´erentes configurations pour le d´emonstrateur : (a) pour θA = θAinit = 165˚et θB = θBinit = 50˚, (b) pour θA = 153˚et θB = 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 vertical Fy = −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= x 0− x Fy Syynon−act= y 0− 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 et θB permet d’obtenir les cartographies de Sxynon−act et Syynon−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 et Syyact 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.