LCPC - Moyens remarquables - Banc de vibrations

Banc de vibrations

Cet équipement,financé en partie par la région Pays de la Loire, permet d’évaluer ou de caractériser le comportement d’équipements ou de structures en environnement vibratoire pour compte de tiers, à caler des modèles numériques ou à valider le principe de dispositifs à breveter.
Il est constitué d’une plate-forme de 9m X 4m découplée du bâtiment sur laquelle on ancre les vérins et les montages destinés aux essais. Deux fosses offrent des moyens d’excitation au niveau du sol (plateau ou table guidée). Une table vibrante horizontale et 4 servo-vérins électro-hydrauliques Schenck pilotés à partir d’une console numérique INSTRON permettent d’exécuter des essais dynamiques très diversifiés pour la recherche et l’industrie.

Un exemple d’application marquant :

La caractérisation des ballasts SNCF :

Le dispositif expérimental mis en place a permis de reproduire les conditions réelles de chargement auxquelles le ballast est soumis en voie lors du passage des trains. Un massif de ballast placé sur un support déformable en élastomère et surmonté d’une traverse de voie ferrée en béton a été testé. On a réparti sur les deux blochets les chargements appliqués à l’aide d’un vérin de 100 kN. L’essai a comporté successivement 1 million de cycles de chargement à 2.37 Hz correspondant à une vitesse de passage des trains de 160 km/h puis 250000 cycles à une fréquence de chargement supérieure pour simuler une vitesse de 320 km/h. Au cours de l’essai, ce sont principalement les efforts verticaux et les déplacements verticaux au niveau des deux blochets de la traverse qui ont été mesurés.

Etude du ballast en fatigue pour la SNCF

Autres applications

 Ce grand équipement est surtout utilisé pour étudier le comportement dynamique de structures. Il sert, en simulant des profils d’uni, à contrôler notamment le fonctionnement des matériels d’auscultation de chaussée et à optimiser les réglages de leurs suspensions.
Les capacités des vérins conduisent aussi bien à contrôler un suivi de fissure dans une éprouvette de béton à 5 microns/minute qu’à simuler les effets de chocs de forme demi sinus à 20 G de durée 15 ms sur des structures de grandes dimensions.
Il est souvent loué pour des prestations régionales ou nationales à des sociétés extérieures au réseau généralement sous forme d’essais d’endurance ou de tenue de matériels à un environnement vibratoire.

Caractéristiques techniques :

Massif sismique de 9m x 4m comportant :
 - un réseau de puits d’ancrage au maillage 1x1m,
 - une fosse pour vérin de 100kN en mesure d’actionner une table verticale au niveau du sol,
 - une fosse pour vérin de 25kN,
 - des éléments de construction de poutraison

Table horizontale équipée :
 - d’un vérin de 25 ou 100kN,
 - d’un massif sismique de 30 tonnes,

4 servovérins électrohydrauliques :
 - vérin de 100kN avec plateau de 800mm et BP de 0 à 300Hz
 - 2 vérins de 25kN et BP de 0 à 600Hz,
 - 1 vérin de 7kN et BP de 0 à 1000Hz.

-4 voies de contrôle numérique INSTRON permettant un fonctionnement couplé ou non. Chaque voie possède un générateur intégré, permettant des sollicitations sinus, triangle, carré ou entrée extérieure,
- Asservissements possibles en force, déplacement, vitesse, accélération.
- Système de génération M+P permettant l’excitation à spectre imposé (aléatoire, sinus et chocs) et un dispositif SIGLAB permettant la génération de signaux arbitraires et aléatoires,
- Système d’acquisition multivoies synchrone offrant analyse harmonique, FFT, fonction de transfert, analyse de taux de distorsion, recherche de mode, .
- moyen de manutention pont roulant de 5 tonnes et chariot élévateur.