Rehabilitation robots help the treatment of diseases by performing cyclic exercises for a long period of time. These exercises must perform movements of the patient’s limbs; thus, the robots are required to be flexible and safe. Among rehabilitation robots, cable robots are widely used due to their unique properties, such as being lightweight and the possibility of being equipped with magnetic hooks to improve both safety and ease of use. However, the elasticity and flexibility of cables result in vibrations of the payload and hooks. In this paper, the forced vibrations due to rehabilitation exercises are studied. Since the previous studies of the authors showed a weak coupling between longitudinal and transverse vibrations, a two-cable planar model for the study of transverse vibrations is developed. The model makes it possible to study the forced transverse vibrations due to both cable motion and robot motion. Stiffness and damping of the patient’s arm are considered. Results show that the cable system exhibits a simple linear behavior when excited by robot motion and a non-linear behavior when excited by cable motion.

The paper discusses the analytical expressions of a motion profile characterized by elliptic jerk. This motion profile is obtained through a kinematic approach, defining the jerk profile and then obtaining acceleration, velocity, and displacement laws by successive integrations. A dimensionless formulation is adopted for the sake of generality. The main characteristics of the profile are analyzed, outlining the relationships between the profile parameters. A kinematic comparison with other motion laws is carried out: trapezoidal velocity, trapezoidal acceleration, cycloidal, sinusoidal jerk, and modified sinusoidal jerk. Then, the features of these motion profiles are evaluated in a dynamic case study, assessing the vibrations induced to a second-order linear system with different levels of damping. The results show that the proposed motion law provides a good compromise between different performance indexes (settling time, maximum absolute values of velocity and acceleration).

This paper investigates the vibrations of hexarot simulators. The generalized modeling of kinematics and dynamics formulation of a hexarot mechanism is addressed. This model considers the flexible manipulator with the base motion. The dynamic formulation has been developed based on the principle of virtual work. The dynamic model consists of the stiffness of the different parts of the mechanism, the effects of gravity and inertia, torque and force related to the joints viscous friction. Finally, the response of the end effector at various frequencies has been presented, and the vibrations of the mechanism and the dynamic stability index have been investigated.

In this paper, we present the static and dynamic structural characterisation of alow-mobility parallel kinematic manipulator, involving analysis of its stiffness andvibrational dynamic behaviour. The study starts by building numerical models of thebehaviour of the manipulator to be compared to experimental measurements from a prototype.For the case study, we consider a four-degree-of-freedom(x, y, z, θz) manipulatorwith prismatic actuators designed by the COMPMECH research group at the University of theBasque Country. The characterisation allows the behaviour of the static and dynamicstiffness, as well as the natural frequencies of the manipulator, to be mapped in themanipulator workspace. These maps together with kinematic, static and dynamic constraintslead to the definition of operational, static, dynamic and structural workspaces,respectively. Further, we analyse the modes of the manipulator to determine dynamicdisplacements, these being key in the performance in the machining tasks for which therobot was designed.

The study aims at examining the behaviour of electromagnetic actuator as inductivesensor. The electromagnets are integrated in an alternative Wheatstone bridge and poweredwith alternative tension. This circuit allows the measurement of the electromagnetinductance variation, and as this variation is a function of the air gap, the displacementcan be deduced. The effect of eddy currents is assessed in order to choose the suitablebridge frequency. Finally, a demodulator is used to obtain the tension proportional to theair gap value. The behaviour is assessed experimentally. Experiments are carried out on asimple beam; clamped at one end and simply supported at the other. The displacements couldbe measured by using four eddy current sensors and the inductive sensor. The inductivesensor displacement and a modal approximation of the four eddy current sensors resultingfrom impact testing are compared. Analysis of the results obtained predicts an efficientand robust behaviour.

Cet article présente les derniers travaux réalisés par Dassault Aviation dans le domainedes charges et des vibrations aéroacoustiques, liées à la pression engendrée parl’ouverture, en vol, d’une soute à armement. En effet, dans le cadre du programme de dronenEUROn, Dassault Aviation établit les charges aéroacoustiques s’exerçant sur la structurede la soute à armement et analyse ainsi leur effet en termes de fatigue acoustique et devibrations d’équipements. Etant données la bande de fréquences étudiée et la complexitédes charges aéroacoustiques, de nouvelles méthodologies et de nouveaux outils ont étédéveloppés pour prédire le comportement dynamique de la structure, dans le domaine desbasses et moyennes fréquences. Ces méthodes, leur application novatrice chez DassaultAviation pour ce qui concerne la prédiction de l’environnement vibratoire dans le cadre dunEUROn, ainsi que les tendances d’améliorations ultérieures issues de cette application,font l’objet de cet article.

L’apparition de vibrations, ou bien des régimes instables, est induite par l’interaction dynamique du processus de coupe avec le système élastique de la machine-outil dans différentes conditions de travail. L’objectif de ce travail est de développer un modèle dynamique appliqué au processus de fraisage pour réaliser la surveillance du processus, l’analyse et l’optimisation des conditions de coupe lors du contact outil/pièce/machine. Pour mettre en place ce protocole et atteindre les connaissances approfondies des phénomènes dynamiques nous effectuons une étude de ceux-ci divisée en deux parties : la machine et le processus de coupe. Une analyse dynamique détaillée de la machine est obligatoire avant de modéliser les phénomènes vibratoires présents lors de la coupe.

Propagation of polymerization fronts with liquid monomer and liquid polymer is consideredand the influence of vibrations on critical conditions of convective instability isstudied. The model includes the heat equation, the equation for the concentration and theNavier-Stokes equations considered under the Boussinesq approximation. Linear stabilityanalysis of the problem is fulfilled, and the convective instability boundary is founddepending on the amplitude and on the frequency of vibrations

L'objet de ce travail est de présenter les premiers résultats de modélisation et simulation du comportement vibratoire non-linéaire d'une plaque circulaire stratifiée munie de couches en matériau piézoélectrique, élément principal d'un capteur de masse MEMS. La modélisation permet de prendre en compte (i) le couplage électromécanique lié à la pastille piézoélectrique, (ii) la structure stratifiée des membranes, (iii) l'état précontraint au repos de la membrane et le flambage éventuel et (iv) les vibrations non-linéaires qui produisent un effet raidissant ou assouplissant. Le modèle non-linéaire et sa résolution, par méthode de continuation et équilibrage harmonique, sont présentés, pour dégager le comportement de la membrane en régime forcé.

Nous traitons ici de la conception de systèmes anti-vibratoires venant modifier des structures complexes. L'approche développée utilise en entrée des modèles en éléments-finis condensés, ou bien des systèmes représentés sous une forme simplifiée à partir de modèles fonctionnels, ou bien encore de données expérimentales. Cette approche peut s'utiliser pour évaluer rapidement le potentiel de concepts et procéder à un premier dimensionnement, mais aussi pour dimensionner finement ces mêmes concepts au cours des cycles de conception. Nous utilisons comme point de départ les formules classiques de raccord impédanciel, que nous exploitons avec les propriétés homographiques identifiées par A.H. Vincent [A note on the properties of the variation of structural res-ponse with respect to a single structural parameter when plotted in the complex plane, Technical report, Westland Helicopters Ltd., September 1973]. La méthodeproposée permet notamment de prendre en compte des amortissements, de contrôler les effets de la modification sur l'ensemble de la bande de fréquences d'étude, ainsi que d'évaluer la sensibilité aux paramètres de conception. Nous donnons ici une application de cette méthode au dimensionnement d'un joint anti-vibratoire pour une culasse de moteur Diesel.

La simulation du comportement dynamique d'un système usinant conduit à la résolution d'un problème non-linéaire de vibrations où la modélisation de l'interaction outil/pièce joue un rôle central.Cette interaction a pour particularité d'évoluer au cours du temps suite à une modification régulière de la frontière du domaine pièce qui correspond à l'enlèvement progressif de matière. La flexibilité de la pièce complique très nettement son évaluation. L'objectif principal de ce travail est de proposer une démarche permettant de faire évoluer,tout au long de l'usinage, le modèle géométrique décrivant la surface usinée dans un contexte de pièce déformable.Les différents modèles nécessaires à la simulation du comportement dynamique du système usinant sont présentés ainsi que la démarche adoptée pour modéliser l'interaction outil/pièce. Deux exemples simples montrent l'intérêt de la méthode.

Dans le processus de fabrication par enlèvement de matière sur machines-outils, l'apparition des vibrations est inévitable. Dans les situations où l'amplitude dépasse les limites de la précision dimensionnelle, le phénomène vibratoire est préjudiciable. L'étude expérimentale présentée ici permet d'identifier les principaux paramètres relatifs au comportement dynamique du système usinant. La localisation des déplacements de la pointe de l'outil dans un plan est démontrée grâce aux résultats expérimentaux. L'existence de ce plan et les corrélations avec les caractéristiques élastiques du système usinant permettent de simplifier le modèle dynamique 3D. Avec l'approche expérimentale réalisée, un modèle dynamique est proposé en concordance avec les résultats expérimentaux.

Les conséquences de la circulation ferroviaire, en termes de nuisances environnementales (vibrations, bruits, pollutions diverses, ...) sont d'autant plus importantes que les vitesses des trains sont élevées. En ce qui concerne les vibrations, l'effet de cette vitesse est directement lié à son positionnement relatif vis-à-vis de celle des ondes se propageant dans le sol (en particulier, celle des ondes superficielles de Rayleigh). Pour des sols assez mous (argile, tourbe, ...), une vitesse d'onde de Rayleigh bien inférieure à 100 m.s-1 est tout-à-fait possible, et dans ce cas, l'atteinte d'un régime super-Rayleigh est bien envisageable pour des trains circulant à grande vitesse. Cette situation se traduit par des déplacements importants au niveau du rail (supérieurs éventuellement à 12 mm), ne jouant pas sur le confort des passagers mais préoccupant pour la durée de vie de la structure.Cet article présente la mise en œuvre numérique d'un modèle semi-analytique de propagation d'ondes soumis à un ensemble de charges mobiles. Des séries d'essais ont pu également être opérées sur deux sites spécifiques (sol tourbeux) avec des paramètres variables (type et composition des trains, vitesse du train, poids du convoi). La comparaison qui a pu être réalisée entre les déplacements et les vitesses obtenus, d'une part, grâce aux simulations numériques et, d'autre part, par les mesures expérimentales, doit être considérée comme relativement satisfaisante compte tenu des différentes incertitudes présentes dans les deux démarches. Cet accord est suffisamment significatif pour estimer que le modèle qui est proposé permet d'obtenir des informations crédibles sur le comportement de la voie et du sol environnant.

Cet article présente l'étude des instabilités d'un système d'essuyage par analyse vibratoire et en propose un modèle théorique dans un but d'aide à la conception.L'optimisation d'un système d'essuyage, qui est un objectif essentiel pour un équipementier tel que Valeo, conduit le concepteur à chercher à éliminer autant que possible les différents défauts d'essuyage qui sont pour la plupart dus à l'apparition de phénomènes vibratoires entre la lame de caoutchouc et le pare-brise. Ces phénomènes apparaissent dans différentes conditions (état et humidité du pare-brise, pression de la lame de caoutchouc sur le verre, angle d'attaque du balai sur le pare-brise, galbe du pare-brise...).Afin de limiter le nombre de paramètres intervenant dans le système, nous étudierons un système d'essuyage expérimental constitué d'un bras classique et d'une réglette rigide et plane portant une lame de caoutchouc. Nous avons donc mis en place un modèle théorique fondé sur une méthode de synthèse modale. Ce modèle nous permet de prédire les zones d'instabilités en fonction de trois paramètres qui sont apparus comme étant les plus influents à savoir : l'angle d'attaque, la force d'appui et le coefficient de frottement. La validation du modèle a consisté à confronter les zones théoriques de stabilité et d'instabilité (lieu de la bifurcation de Hopf) avec les relevés pratiques, et ceci en faisant varier les trois paramètres précités. La cohérence des résultats obtenus nous permet d'envisager une intégration du modèle dans les logiciels Métier Valeo.

La théorie des lobes de stabilité en UGV est aujourd'hui maîtrisée pour des usinages suivant des trajectoires rectilignes et à engagement radial constant. Pour des trajets contenant des arcs de cercles, le diagramme des lobes de stabilité en trajectoire rectiligne n'est plus applicable directement. L'étude expérimentale qui suit propose différentes options et réglages permettant d'utiliser les lobes de stabilité en usinage rectiligne dans le cadre de l'usinage de poches. Les options de programmation de la commande numérique, la consigne de vitesse d'avance et l'engagement radial sont plus particulièrement étudiés et optimisés pour obtenir des conditions les plus stables possibles.

This paper deals with a finite element method to solve fluid-structure interaction problems. More precisely it concerns the numerical computation of harmonic hydroelastic vibrations under gravity. It is based on a displacement formulation for both the fluid and the solid. Gravity effects are included on the free surface of the fluid as wellas on the liquid-solid interface. The pressure of the fluid is used as a variable for the theoretical analysis leading to a well posed mixed linear eigenvalue problem.Lowest order triangular Raviart-Thomas elements are used for the fluid and classical piecewise linear elements for the solid. Transmission conditions at the fluid-solid interface are taken into account in a weak sense yielding a non conforming discretization. The method does not present spurious or circulation modes for nonzero frequencies.Convergence is proved and optimal error estimates are given.Finally, numerical results are shown.