Machine de fatigue servohydraulique axiale-torsion 250 kN/2 500 N·m

La prestation porte sur une machine neuve de fatigue servohydraulique axiale-torsion, en configuration « machine de sol », destinée à réaliser des essais de caractérisation mécanique de matériaux et de structures. Elle doit effectuer des chargements monotones ou cycliques, uniaxiaux ou multiaxiaux, en traction-compression et torsion, y compris des rampes quasi-statiques superposées aux sollicitations dynamiques et des essais avec ou sans contrainte moyenne.

La capacité visée est de ±250 kN en effort axial et de ±2 500 N·m en torsion. Le CCTP indique aussi, dans son tableau d’exigences minimales, 250 kN/2 000 N·m pour le bâti et la cellule de charge : cette valeur diffère de la capacité visée mentionnée ailleurs dans le dossier. Les capacités effectivement proposées et les caractéristiques détaillées des vérins, alimentations, capteurs et fixations doivent être précisées.

Système mécanique et hydraulique

• Une cellule unique doit mesurer la force et le couple. Elle doit être dimensionnée pour la fatigue aux capacités maximales des deux vérins et supporter des surcharges statiques, dont les valeurs sont à indiquer.
• Les vérins axial et de torsion sont couplés sans jeu pour les chargements alternés simultanés. Ils sont disposés du même côté du bâti, idéalement dans sa partie basse. Le vérin axial est piloté au minimum par deux servovalves axiales et une servovalve de torsion; il comporte des paliers hydrostatiques et des amortisseurs hydrauliques de fin de course.
• Le pied de distribution hydraulique comporte un filtre et des modes basse et haute pression; le tableau d’exigences indique une admission de 210 ± 10 bar. Les vérins de levage de la traverse sont également requis.
• Les mors hydrauliques doivent permettre les efforts et couples alternés simultanés à la capacité maximale. Ils sont adaptés aux éprouvettes cylindriques de différents diamètres et plates de différentes épaisseurs, avec deux jeux de cales interchangeables, plats et en V. Une station hydraulique externe avec compensation de pression pour le serrage est privilégiée.
• Les valeurs minimales souhaitées mentionnées comprennent 120 mm de course axiale et 80° de rotation en torsion; le tableau d’exigences fixe aussi une course minimale de traverse de 1 000 mm. Les dimensions de l’espace d’essai, la rigidité du bâti, les vitesses, fréquences et performances des vérins sont à préciser.

Pilotage et acquisition

Le système comprend contrôleur, ordinateur, logiciel de pilotage, d’acquisition et de traitement, ainsi que la connectique. Le logiciel doit programmer les essais monotones et de fatigue, afficher les données en temps réel et permettre leur export. Les modes de pilotage, la programmation de procédures, le réglage du PID et le pilotage du déphasage axial-torsion sont à décrire. Le pilotage des vérins est demandé sans compensation d’inertie des mors ou du montage d’essai.

L’acquisition doit notamment prendre en charge force, déplacement, couple, angle, extensomètre et jauges de déformation. Sont demandés au minimum quatre voies de mesure simultanées à 10 kHz par voie, quatre sorties analogiques 0–10 V et deux entrées analogiques 0–10 V, avec un encodage d’au moins 16 bits pour le module mentionné au résumé du besoin. Le dossier demande également trois voies d’entrée de type extensomètre/jauges au minimum, avec conditionnement et compensation de dérive thermique à préciser. Le système doit permettre l’enregistrement continu ou séquentiel déclenché automatiquement, ainsi que l’enregistrement des données brutes ou filtrées par des filtres sélectionnables. Les rapports signal/bruit, résolutions, types de voies et fréquences d’acquisition sont à documenter.

La compatibilité avec une enceinte thermique ou de corrosion et un extensomètre clip-on doit être expliquée; ces enceintes ne sont pas fournies dans le cadre de la consultation.

Essais de faisabilité et réception

Le candidat fournit des résultats d’essais réalisés sur une machine identique ou équivalente : essais cycliques de traction-compression sur acier et aluminium, réponses à faible amplitude (≤ 1 % de la capacité) et forte amplitude (≥ 75 %), puis essais de stabilité sur 500 000 cycles. Le programme comprend aussi des sollicitations avec R = 0,1, une amplitude de 50 % de la capacité et une fréquence minimale de 20 Hz pendant 500 000 cycles, pour la force et le couple, ainsi que des essais biaxiaux combinant force et torsion à 50 % de capacité, en phase et déphasés. La détection de l’amorçage d’une fissure et le contrôle du déphasage sont illustrés. Des acquisitions de 20 cycles à 10 kHz sont demandées en trois séquences, tous les 100 000 cycles, pendant un essai de 500 000 cycles. Les matériaux et géométries des éprouvettes employées sont à préciser; des éprouvettes peuvent être fournies sur demande.

Un rapport d’essai présente les résultats, les séries temporelles et les signaux enregistrés : temps, effort, déplacement, couple, angle et autres mesures éventuelles. La livraison et l’installation sont à la charge du titulaire; des essais de recette vérifient les caractéristiques techniques à l’installation. Une vérification métrologique COFRAC ou équivalente y est demandée.

Formation et documentation

Le titulaire forme jusqu’à trois utilisateurs à la sécurité, au fonctionnement, à l’entretien et à la maintenance, à l’utilisation du logiciel, à l’étalonnage des capteurs et au réglage du PID. Il fournit en français et/ou en anglais, sur papier et en version numérique, les documents nécessaires à l’installation, à l’exploitation et à la maintenance, notamment les schémas hydrauliques et électriques, les éléments du module de commande et d’acquisition, les informations sur les capteurs intégrés et le manuel d’utilisation du logiciel.