TIPE
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Amortisseur réglable : une solution innovante pour les systèmes parasismiques |
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2016-2018
2
Rapport avec le thème :
Milieux : interactions, interfaces, homogénéité, ruptures
Etudier l'amplitude du système au travers d'une étude fréquentielle lors d'une perturbation sinusoïdale créée par une table réalisant des mouvements de translation
Objectif de l'étude :
I. Présentation du système
1/ Simulation d'un séisme
2/ Modélisation d'un bâtiment
3/ Acquisition des informations
II. Etude théorique
1/ Calcul du coefficient de rigidité de l'acier k
2/ Calcul du coefficient d'amortissement λ de l'amortisseur
3/ Dynamique théorique de la plaque de sortie
III. Etude expérimentale
1/ Effet de la variation de fréquence sur le système
2/ Tracé du diagramme de Bode
SOMMAIRE
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- Table d’excitation à fréquence variable
- Possession capteurs et éléments structurels
- Support idéal quant à la disposition des matériaux
1/ Simulation d'un séisme
Fréquence max : 350 tr/min
Fréquence min : 100 tr/min
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I. Présentation du système
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
- Mise en place des plaques d'acier sur la maquette du pont Flaubert
- Modélisation du bâtiment de part la disposition de plaques en bois
- Fixation des amortisseurs
2/ Modélisation d'un bâtiment
25 cm
27 cm
Protocole
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Amortisseurs réglables
120mm
Possibilité de changer l'huile de l'amortisseur
-> Il n'y a pas de ressort
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
1 cP = 1 mPa s
3/ Acquisition des informations
Accéléromètre étage
Accéléromètre tablier
Carte arduino
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Acquérir
Traiter
Communiquer
Chaîne d'information
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Mesure des accélérations sur une plage de +3g
Mesure des accélérations statique (pesanteur)
Mesure l'accélération dynamique résultant de vibrations
- Accéléromètre (x2)
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- Programmes python
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Réception des données
Fonction lissage
9
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Détermination du module
Détermination de la période
Détermination du retard
- Programmes python
II/ Etude théorique
kθ
2
-λx
O
x
θ
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
10
1/ Détermination du coefficient de rigidité de l'acier
Protocole :
Application d'une force au niveau du 2ème étage
Calcul de l'angle de déformation
11
θ
F=
kθ
2
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
k = 805 N
12
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
2/ Détermination du coefficient de viscosité d'amortissement de l'amortisseur
Experience
amortisseur
masse
Logiciel de pointage Tracker
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F=-λx
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Protocole :
Application d'une force sur l'amortisseur
Calcul de la vitesse de compression
400 cP
λ = 216 N.s/m
0.0083
200g
300g
400g
500g
0.0119
0.0165
0.0218
v(m/s)
F(N)
1.962
2.943
3.924
4.905
masse (g)
Même expérience pour chaque huile :
| 200 | 400 | 600 | |
|---|---|---|---|
| 58 | 216 | 354 |
14
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Viscosité
λ (N.s/m)
3/ Dynamique
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Système : {Plaque à l'étage}
Bilan des forces :
P = -mgz
Fp =
kθ
2
-λx
O
x
θ
z
-λ(cos(a)x
Equation résultante du Principe fondamental de la dynamique projeté sur x :
mx + + = 0
L
Fa
P
Fp
x
x
2
λx
kx
2L
x
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
kθ
2
Fa
=
16
ω
k
2Lm
ζ =
λ L
2 2km
Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Identification
Applications numériques :
200 cP :
ζ = 0,37
400 cP :
ζ = 1,4
600 cP :
ζ = 2,3
=
0
III/ Etude fréquentielle
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Text
A vide
module : 1.5726744186046513
periode : 0.355406
retard : -0.3736354285714287
module : 7.450980392156865
periode : 0.205816
retard : -1.1375185714285714
Effet de la variation de la fréquence sur le système
200 tr/min
350 tr/min
III/ Etude fréquentielle
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Text
200 cP
module : 0.9958158995815908
periode : 0.40346666666666664
retard : -0.39709199999999995
module : 1.7236255572065393
periode : 0.2254403076923077
retard : -0.015168307692307651
Effet de la variation de la fréquence sur le système
200 tr/min
350 tr/min
III/ Etude fréquentielle
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Text
400 cP
module : 1.0317460317460
période : 0.25546363636363
retard : -0.201344
module : 1.35907335907335
periode : 0.23098766666666
retard : -0.010908666666666
Effet de la variation de la fréquence sur le système
200 tr/min
350 tr/min
III/ Etude fréquentielle
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Quand f :
Vs : Amplitude de déformation de l'étage
Ve : Amplitude de déformation de la plaque
De plus on remarque que l'augmentation de la viscosité du fluide au sein de l'amortisseur permet de mieux amortir les variations d'amplitude
T
Vs
Ve
Tr
T
Effet de la variation de la fréquence sur le système
III/ Etude fréquentielle
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Présentation du système
Etude théorique
Etude expérimentale
Séisme
Bâtiment
Informations
λ
k
Dynamique
Etude fréquentielle
Diagramme de Bode en gain (dB)
Remarque: Le nombre de fréquences proposées par la maquette Pont Flaubert n'est pas suffisant, ainsi le diagramme de Bode ne permet pas l'exploitation d'informations pertinentes.
L'augmentation de la viscosité permet d'atténuer les variations d'amplitude
Tracé du diagramme de Bode
Copy of Copy of Copy of TIPE 2016/2017
By Felix Dupont
