MTS et l'Université du Minnesota collaborent pour démontrer l'efficacité de la commande en cascade, une méthode innovante de contrôle en boucle fermée conçue pour réaliser des expériences de simulation hybride à haute fidélité utilisant des spécimens d'essai de sous-structures très rigides.
La commande en cascade combine deux niveaux de contrôle en boucle fermée pour surmonter les difficultés rencontrées lors de l'application de consignes de déplacement provenant de modèles d'analyse sur des spécimens d'essai physiques très rigides lors des expériences de simulation hybride. Pour évaluer l'efficacité de cette nouvelle méthode, les ingénieurs de MTS (Shawn You, Shawn Gao et Brad Thoen) ont collaboré avec les chercheurs du laboratoire MAST de l'Université du Minnesota (Catherine French, Evan Cosgriff et Paul Bergson) dans le cadre d'une série d'expériences impliquant une variété de spécimens d'essai, de systèmes de test, de types d'éléments expérimentaux et de vitesses de test.
La commande en cascade intègre une boucle externe qui accepte les consignes de déplacement du modèle FEA et une boucle interne qui fournit le contrôle de force nécessaire pour exciter avec précision des spécimens d'essai présentant peu ou pas de déplacement. Trois cas de test, chacun comparant une simulation FEA avec des simulations hybrides utilisant la commande en cascade et la commande de déplacement, ont été menés sur les bancs d'essai MTS Landmark et sur le système Multi-Axial Subassemblage Test (MAST) de l'Université du Minnesota. Dans tous les cas, la commande en cascade s'est révélée efficace pour la simulation hybride avec des spécimens rigides.
La commande en cascade intègre une boucle externe qui accepte les consignes de déplacement du modèle FEA et une boucle interne qui fournit le contrôle de force nécessaire pour exciter avec précision des spécimens d'essai présentant peu ou pas de déplacement. Trois cas de test, chacun comparant une simulation FEA avec des simulations hybrides utilisant la commande en cascade et la commande de déplacement, ont été menés sur les bancs d'essai MTS Landmark et sur le système Multi-Axial Subassemblage Test (MAST) de l'Université du Minnesota. Dans tous les cas, la commande en cascade s'est révélée efficace pour la simulation hybride avec des spécimens rigides.
Cas de test 1 : Les données d'entrée du séisme de 1940 à El Centro ont été appliquées à un modèle FEA d'une structure tridimensionnelle à un étage et une travée, ainsi qu'à un banc d'essai MTS Landmark testant une colonne en aluminium avec une rigidité axiale de 110 kN/mm. Une bonne corrélation a été obtenue entre les simulations FEA et hybrides. Cependant, la force verticale mesurée en utilisant la commande en cascade était plus régulière que celle obtenue avec la commande de déplacement.
Cas de test 2 : Les données d'entrée du séisme de 1940 à El Centro ont été appliquées à un modèle FEA d'une structure bidimensionnelle à un étage et une travée, ainsi qu'à un banc d'essai MTS Landmark testant une poutre en treillis en acier avec une rigidité axiale de 120 kN/mm. Une bonne corrélation a été obtenue entre les simulations FEA et hybrides. Cependant, à faible excitation, la force axiale mesurée avec la commande de déplacement présentait des niveaux plus élevés de distorsion des ondes.
Cas de test 3 : Les données d'entrée du séisme de 1994 à Northridge ont été appliquées à un modèle FEA d'une structure tridimensionnelle à trois étages et plusieurs travées, ainsi qu'à un système MAST 6DDL testant une colonne en acier avec une rigidité verticale de 418 kN/mm. Une bonne corrélation a été obtenue
