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Vibrations : de la machine à l’homme Maintenance, Risques physiques, Performance

Habilitation à Diriger des Recherches 2 juillet 2013. Xavier Chiementin. Vibrations : de la machine à l’homme Maintenance, Risques physiques, Performance. Rapporteurs : Jérôme ANTONI INSA Lyon, LVA Robert Bob RANDALL UNSW New South Wales, (Australie) Didier REMOND INSA Lyon, LAMCOS

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Vibrations : de la machine à l’homme Maintenance, Risques physiques, Performance

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Presentation Transcript

  1. Habilitation à Diriger des Recherches 2 juillet 2013 Xavier Chiementin Vibrations :de la machine à l’hommeMaintenance, Risques physiques, Performance Rapporteurs : Jérôme ANTONI INSA Lyon, LVA Robert Bob RANDALL UNSW New South Wales, (Australie) Didier REMOND INSA Lyon, LAMCOS Directeur : Jean-Paul DRON URCA Reims, GRESPI Membres du jury : William BERTUCCI URCA Reims, GRESPI Lanto RASOLOFONDRAIBE URCA Reims, CReSTIC Université de Reims Champagne Ardenne Groupe de Recherche En Sciences Pour l’Ingénieur – EA 4694

  2. Sommaire Partie 1: CV • Partie 1: Curriculum Vitae • Parcours • Activités/responsabilités en enseignement et administration • Activités/responsabilités en recherche • Partie 2: Vibrations et maintenance conditionnelle • Partie 3: Vibrations et risques physiques, performance • Partie 4: Conclusions et perspectives • Partie 1: Curriculum Vitae • Parcours • Activités/responsabilités en enseignement et administration • Activités/responsabilités en recherche • Partie 2: Vibrations et maintenance conditionnelle • Partie 3: Vibrations et risques physiques, performance • Partie 4: Conclusions et perspectives 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  3. Etat Civil Partie 1: CV • Maître de conférences 60ème section • Département GMP, IUT Reims Châlons Charleville, Université de Reims Champagne-Ardenne • Groupe de Recherche En Sciences Pour l’Ingénieur (GRESPI, EA 4694), Université de Reims Champagne-Ardenne • 32 ans • Vie maritale • 2 enfants – 1 an 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  4. Parcours universitaire et professionnel Partie 1: CV Allocataire ministériel Moniteur ATER Maitre de conférences 1999 2002 2003 2004 2007 2008 2013 CPGE BAC S DEA MPAI LICENCE Mécanique MAITRISE Mécanique DOCTORAT Mécanique 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  5. Activités pédagogiques Partie 1: CV • Responsable des enseignements • Mathématiques (FC GMP) • Initiation aux risques vibratoires (Master 1 et 2) • Autres enseignements • Mathématiques (GC, GMP, GCE, TC) • Traitement de données (L2, L3, Master) • Emission Acoustique (ITII) • Sciences des Matériaux (GMP) • Electricité (GMP) 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  6. Responsabilités admistratives Partie 1: CV • Responsable de la Licence Professionnelle Production et Maintenance Industrielles (2010-2012) • Membre du conseil du département • GMP (2011-2012) • GC (2012) 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  7. Activités de recherche Partie 1: CV • Membre du Comité d’Organisation du 2ème et 3ème Congrès International sur les Risques Industriels(2009 et 2013, Reims) • Membre de la commission AFNOR/E90H, Effets des vibrations sur l’homme (depuis 2012) • Reviewer pour des revues scientifiques (JVC, MSSP, IJSM, JWT, AAV, IPE) • Participation aux projets • SIGNATELEC, Nouveaux outils de détections des défauts de roulement par mesure des SIGNATuresELECtriques locales et simulation numérique, Projets de recherche thématique et structurants, Université Fédérale Européenne Champagne-Ardenne Picardie (UFECAP), 2012-2014. • SURVIB (SURveillanceVIBratoire), Contrat Plan Etat Région, 2007-2011. • GIS 3SGS, Analyse et extraction des caractéristiques des signaux acoustiques issus du fonctionnement du réacteur PFR, 2009. 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  8. Responsabilités scientifiques Partie 1: CV • Porteur universitaire du projet PRC SAMVA, Système Autonome de Mesures de Vibrations et d’Accélérations (2011-2014) (1000k€) • Porteur du projet amont incitatif CYCLOVIB, Le CYCListe face aux VIBrations : performance, santé, confort (2013) (20k€) • Responsable adjoint de l’équipe MAN (2011-2014) • Membre du conseil du laboratoire GRESPI (2011-2014) • Distinction: PES (2012-2016) 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  9. Vulgarisation scientifique Partie 1: CV • Intervenant au Café des Sciences, invité par l’organisation Ombilliscience Picardie sur le thème "Sports et Technologies, jusqu’où ira-t-on ? Quand la technologie remplace la performance humaine", 2012. • Participation à la Fête de la science, Performance sportive : l’aspect mécanique, 2012. • Articles grand public: L’Usine Nouvelle, L’Union, Sport vélo 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  10. Sommaire • Partie 1: Curriculum Vitae • Parcours • Activités/responsabilités en enseignement et administration • Activités/responsabilités en recherche • Partie 2: Vibrations et maintenance conditionnelle • Partie 3: Vibrations et risques physiques, performance • Partie 4: Conclusions et perspectives 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  11. Contexte Partie 2: Maintenance conditionnelle M. BOUHMADI DEBUT S. KERROUMI 1999 2002 2003 2004 2007 2008 2011 2013 Projet GIS 3SGS1 : 12k€ Projet CPER SURVIB2: 300k€ Projet SIGNATELEC3 • 1GIS 3SGS, Analyse et extraction des caractéristiques des signaux acoustiques: réacteur PFR. • 2Contrat Plan Etat Région SURVIB (SURveillanceVIBratoire) • 3Projets de recherche thématique et structurant0s SIGNATELEC, Nouveaux outils de détections des défauts de roulement par mesure des SIGNATuresELECtriques locales et simulation numérique. • . 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  12. Contexte Partie 2: Maintenance conditionnelle • Travaux de DEA et de thèse • Localisation et restitution des défauts vibratoires • Travaux post-doctoraux • Débruitage • Détection • Ondelette • ASS • Emission acoustique • Classification dynamique 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  13. Localisation des défautsPrincipe Partie 2: Maintenance conditionnelle • Signal enregistré par un capteur = mélange de plusieurs sources vibratoires • Diagnostic difficile • Objectif: distinguer les informations données par chaque composant mécanique 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  14. Localisation des défautsStabilité Partie 2: Maintenance conditionnelle • Inversion = problème instable 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  15. Localisation des défautsPropriété modale Partie 2: Maintenance conditionnelle Nombre de conditionnement c(T) Analyse modale c(T) dépend : des positions, des modes dominants pour la fréquence étudiée 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  16. Localisation des défautsRestitution Partie 2: Maintenance conditionnelle Vitesse de rotation 1500tr/mn Fréquence de défaut: 89.2Hz Chargement 500N Roulement 1: 20mm² Roulement 2: 14mm² (__) Sources mesurées (_._) Sources restituées 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  17. Localisation des défautsSuivi Partie 2: Maintenance conditionnelle • Roulement 1 • 8, 14 et 20mm² • Roulement 2 • 20mm² Avant restitution Après restitution 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  18. Contexte Partie 2: Maintenance conditionnelle • Travaux de DEA et de thèse • Localisation et restitution des défauts vibratoires • Travaux post-doctoraux Débruitage Logiciel dédié à la maintenance conditionnelle Détection de défauts Classification dynamique Ondelette Emission Acoustique Analyse spectrale singulière 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  19. DébruitagePrincipe Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA Création d’un signal retardé Décomposition en cascade Décomposition en cascade Extraction du spectre du bruit Extraction des oscillations rapides contenues dans des oscillations locales plus faibles. Le signal y(n) est décomposé en fenêtre de M échantillons, Transformée de Fourier CTYk Soustraction du bruit estimé par processus récursif avec un facteur d’oubli λ Reconstruction du signal 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  20. DébruitageRésultats Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA • Résultats • Soustraction spectrale: 100% • SANC: 61% • Ondelette: 81% • Méthode en cascade, DWT et EMD • Réalité physique? • Indicateur contrôle 156 signaux • Signaux originaux: • Kurtosis: 15.0; Efficacité: 69.2% • Paramètres optimisés: • Kurtosis: 126.1; Efficacité:85.2% • Paramètres optimisés sous contrôle: • Kurtosis: 42.1; Efficacité:80.1% 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  21. DétectionOndelettes Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA Traitement temps-échelle Ondelette adaptée à la structure Amortissement propre Pulsation propre Déphasage 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  22. DétectionAnalyse Spectrale Singulière Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA • Principe • Défaut = Complexité du signal  = Nombre de composantes principales  Nombre de composantes principales Fraction de la variance totale (%) Peu sensible à la vitesse de rotation et au chargement. 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  23. Détection Emission acoustique Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA • Libération d’ énergie dans des solides  100kHz à 1MHz • Complément de l’analyse vibratoire? • Faibles vitesses • Petit défaut 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  24. Détection – EA Débruitage Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  25. Détection – EA Cyclostationnarité Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA • Cyclostationnarité = signal présente des statistiques périodiques (moments statistiques d’ordre ‘n’) 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  26. ClassificationPrincipe Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA • Détection d’un nouvel état (Test de Dixon, fonction de densité) • Suivi de l’évolution du nuage (Direction, Sens, Vitesse, Dispersion) Indicateur 2 Nouvel état ou Erreur ? Indicateur 1 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  27. ClassificationRésultats Partie 2: Maintenance conditionnelle Débruitage > Détection > Classification > Ondelette > ASS >EA 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  28. Bilan : Thématique 1 Partie 2: Maintenance conditionnelle 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  29. Sommaire • Partie 1: Curriculum Vitae • Parcours • Activités/responsabilités en enseignement et administration • Activités/responsabilités en recherche • Partie 2: Vibrations et maintenance conditionnelle • Partie 3: Vibrations et risques physiques, performance • Partie 4: Conclusions et perspectives 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  30. Contexte Partie 3: Risques physiques performance T. PROVOT M. MUNERA DEBUT S. CREQUY 2003 2004 2007 2008 2009 2011 2013 2014 PAI CYCLOVIB1 20k€ PRC SAMVA2 1000k€ 1Projet Amont Incitatif : Le CYCListe face aux VIBrations : performance, santé, confort 2Projet à Recherche Collaborative: Système Autonome de Mesures de Vibrations et d’Accélérations 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  31. Contexte Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage • Instrumentation • Evaluation des doses vibratoires • Couplage mouvement - vibration 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  32. Instrumentation Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage • Evaluation matériel • Développement d’indicateurs pour l’évaluation de la performance • Développement d’un système de mesures de vibrations et de mouvements Evaluation laboratoire Comparaison avec des gold standards Test statistique: Bland et Altmann Coordination des membres inférieurs Gestion du pédalage Gestion de la puissance  Orienter l’entraînement des athlètes 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR 33

  33. Evaluation des dosesEn laboratoire Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage • Banc d’essais Fitvibe 20-60Hz 2-6mm • Cartographie basée sur les normes ISO2631 et ISO5349 • Transmission des vibrations 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  34. Evaluation des dosesSur terrain Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage • Analyse sur pavés rémois Proposition basée sur l’analyse modale 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  35. Evaluation des doses Transfert vibratoire Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage Modélisation Route d² Dose de vibrations Ahv_num F dt² Dose de vibrations Ahv_exp 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  36. Couplage mouvement-vibration Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  37. Couplage mouvement-vibration Partie 3: Risques physiques performance >Instrumentation > Doses > Couplage • Mouvement de flexion sous vibration 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  38. Bilan: thématique 2 Partie 3: Risques physiques performance 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  39. Bilan Partie 3: Risques physiques performance 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  40. Sommaire Partie 4: Conclusions Perspectives • Partie 1: Curriculum Vitae • Parcours • Activités/responsabilités en enseignement et administration • Activités/responsabilités en recherche • Partie 2: Vibrations et maintenance conditionnelle • Partie 3: Vibrations et risques physiques, performance • Partie 4: Conclusions et perspectives 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  41. Conclusions Partie 4: Conclusions Perspectives Vibrations 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  42. Perspectives Vibrations et maintenance Partie 4: Conclusions Perspectives • Restitution des sources vibratoires Limite: Bande de fréquences étroite Perspectives: Déployer une méthode hybride: énergétique, et éléments finis 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  43. Perspectives Vibrations et maintenance Partie 4: Conclusions Perspectives • Classification dynamique Indicateur 2 Indicateur 1 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  44. Perspectives Risques physiques/performances Partie 4: Conclusions Perspectives Instrumentation Mouvement , vibrations, paramètres physiologiques Homme – Machine - Environnement Plateforme technique 2 plaques vibrantes, de forces portiques Groupe thématique « Biomécanique vibratoire » Effets délétères. (2) Entrainement (3) Modélisation (4) Traitement du signal 02/07/2013 - Xavier Chiementin - HDR

  45. Habilitation à Diriger des Recherches 2 juillet 2013 Xavier Chiementin Vibrations :de la machine à l’hommeMaintenance, Risques physiques, Performance Rapporteurs : Jérôme ANTONI INSA Lyon, LVA Robert Bob RANDALL UNSW New South Wales, (Australie) Didier REMOND INSA Lyon, LAMCOS Directeur : Jean-Paul DRON URCA Reims, GRESPI Membres du jury : William BERTUCCI URCA Reims, GRESPI Lanto RASOLOFONDRAIBE URCA Reims, CReSTIC Université de Reims Champagne Ardenne Groupe de Recherche En Sciences Pour l’Ingénieur – EA 4694

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