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Kaptain

Supports astatiques: frime ou pas ?

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ms, tu sembles être le seul à ne pas comprendre la différence entre le déplacement d'ensemble du miroir et la déformation de la surface optique.

Je crois qu'il vaut mieux s'arrêter là.

Robert

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Planetary Astronomy
Observing, imaging and studying the planets
A comprehensive book about observing, imaging, and studying planets. It has been written by seven authors, all being skillful amateur observers in their respective domains.
More information on www.planetary-astronomy.com

A moins d'avoir mal compris tes résultats, tu ne peux, par exemple, avoir de déplacement du verre qui est en contact direct avec un support fixe
----------------------------------------------------------------------------
Les simulations montrent la résultante des déplacements à chaque noeud du maillage. L'étude de la déformée viendra ensuite (modification de la surface du miroir par exemple) mais pour l'instant c'est pas mon problème. Dans le cas de cet empilement d'appuis, le verre n'est pas en contact avec un support fixe mais avec un ensemble de ressorts de raideurs différentes. C'est ce type de calcul que je voudrais bien voir avec PLOP ou tout autre logiciel FEM.

Voir aussi l'incidence quand le support latéral est ramené au centre de gravité du miroir : cela ne change rien au problème.

N'hésitez pas à critiquer cette approche bien imparfaite mais venez avec les arguments qui pourraient me faire changer d'avis.

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Je peux toujours pas intuiter les hypothèses du modèle. Mais j'ai peut-être raté qq chose...

Et alors avec des astatiques ? C'est différents ?

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Mais où sont les hypothèses?
-Qu'est-ce qui est infiniment raide dans le modèle?
-Par exemple le contact sur le support latéral me semble être un frottement très sec? C'est ça ou pas? On essaye plutôt d'avoir un contact sans frottement
-Par exemple le contact sur le support latéral me semble être sur toute la hauteur de la tranche? C'est ça ou pas? On essaye plutôt d'avoir un contact au centre de gravité du verre.
-Par exemple notre 600 fait 43 au bord et 35 au centre. C'est certainement important même à cette échelle... C'est pris en compte?
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Ce qui est fixe dans le modèle c'est la base du barillet (en bleu foncé).

Le contact sur le support latéral se fait sur toute la hauteur de la tranche.
Le fait de rendre ce contact ponctuel ne changera pas grand chose vis à vis du comportement des triangles.

Le miroir a une épaisseur constante de 40mm.
Le fait de travailler avec une inertie variable ne changera pas grand chose vis à vis du comportement des triangles.

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OK merci

Donc la rotation du miroir à 45° est bien (et seulement) l'effet de la position du CDG par rapport aux supports. Quand on bascule, la masse va peser plutôt sur les triangles du bas et alléger les triangles du haut. C'est bien ce qui est attendu. Plus le miroir est épais et plus on a cet effet. Ca joue sur la collim (mais 1 µm avec un levier de 7x va déplacer le foyer de 7µm) et c'est dans l'épaisseur du trait.

Toutefois la deuxième simul à 45° est curieuse. Je pense que les points d'appuis soulage trop le centre du verre. J'imagine que le trou a été introduit dans le modèle, sans modif des triangle.


Mais pour le miroir vertical, je ne pige toujours pas. C'est encore très fort ce déplacement du haut du verre de 0,3 µm. Je penche pour 10x moins. Mais j'imagine que c'est bien un tassement du verre sur ses supports latéraux ? On peut savoir dans qu'elle direction ca se déplace?

Et pourquoi des ordres de grandeur si différents entre les deux jeux de simul?

Pierre

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Mais pour le miroir vertical, je ne pige toujours pas. C'est encore très fort ce déplacement du haut du verre de 0,3 µm. Je penche pour 10x moins. Mais j'imagine que c'est bien un tassement du verre sur ses supports latéraux ? On peut savoir dans qu'elle direction ca se déplace?
-------------------------------------------------------------------------
Le tassement du verre est négligeable comparé à l'action de la tringlerie (entre le miroir et la base fixe) qui agit comme un pied de biche.
Tout cela est bien indépendant de la nature des appuis latéraux, de l'épaisseur du miroir au centre, ...
Certes cette simulation est très imparfaite mais cet effet des triangles devrait être regardé à mon avis de plus près (le support exerce une précontrainte sur le verre quand le miroir approche de la verticale).
Maintenant, il y a peut-être un bug dans mes hypothèses de calcul mais ce qui m'intéresse c'est d'essayer de comprendre le fonctionnement de ce système avant de passer à sa conception.

En exagérant un peu l'échelle :

[Ce message a été modifié par ms (Édité le 24-02-2010).]

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Comment-ça une précontrainte en pied de biche ?

Dans la réalité, il ne peux pas y avoir de contrainte si il n'y a pas de frottement entre patins et verre. Et à la vertical j'imagine pas bien de coefficient de frottement entre verre et patin.

Mais dans le modèle, je suppose que les patins sont collés au verre... ?

Quand je demande les données de base... c'est pas pour rien. Des patins collés c'est un autre monde. On n'en est pas à faire nos miroirs en zérodur collés sur des barillets en invar...

Pierre

[Ce message a été modifié par Strock Pierre (Édité le 24-02-2010).]

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Exceptionnel ce post, du grand cru, avec ces rebondissements, du suspens, tout ce qu'il faut quoi...
JMarc

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Je n'ai aucune connaissance en mécanique donc je suis bien incapable de juger les simuls, même si, comme les avis précédents l'ont dit, il me semble quand même que le modèle de MS soit un peu simpliste et -surtout- qu'il ne donne pas les infos qui nous intéresse au final, à savoir les déformations de la surface optique.
Par contre, pour imparfaite qu'elle soit, la DEMARCHE de vouloir quantifier les choses est très intéressante.
En effet, et je suis d'accord avec David sue ce point, la discussion sur les astatiques tournait en rond.
Pour moi ça tournait en rond car on a pas (encore...) de recul sur la présence ou pas d'astigmatisme sur des barillets à triangle de flotaison pour gros miroir mince ET avec un bon support latéral.

Alors, vu qu'on a pas encore cette expérience (et le but de ce message n'est pas de faire faire un tour de plus ;-) ), ben peut être que des simulations bien représentatives peuvent aider ?
D'ou une question que je me pose :
Avec les puissants outils actuels de simuls, et avec un modèle un peu moins simple que celui de MS, est ce qu'on peut avoir une idée pas trop débile de la différence asta ou pas sur la surface optique, ou est ce que les incertitudes sur les valeurs des paramètres de base du modèle font que selon les données d'entrées on obtient des résultats très différents?

En d'autres termes (car c'est pas facile quand on essaye de parler modèle mécanique alors qu'on est chimiste...) : est ce qu'avec vos connaissances en méca vous pouvez avoir suffisamment confiance dans la représentativité des paramètres de vos modèles pour qu'in fine les modèles puissent indiquer une tendance sur le match asta ou pas pour des grands miroirs amateurs ?
A moins que les paramètres varient trop d'une réalisation mécanique à l'autre ?
En gros la voie simul mène t'elle à une impasse ou pas?
Raphaël

PS: Robert, à la manière du "mirror edge calculator" à quand un "mirror wiffle tree calculator" et un "mirror astatic calculator" ? C'est absurbe comme question ou pas ?


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ms : il serait bien effectivement que tu précises l'unite de tes resultats et si tu indiques les deplacements en Z ou X+Y+Z.

Je crois avoir pigé ton raisonnement :

1- Les efforts s'exercant sur le miroir sont independants de la flexibilité du barillet mais celle-ci entraine un deplacement du miroir dans le sens de l'axe optique :logique

2- Si le support latéral du miroir n'est pas concu pour travailler correctement sur toute l'amplitude du deplacement par l'apparition de frottements sur la périphérie alors apparaît ton effet 'pied de biche' ?

Thierry

[Ce message a été modifié par ThierryB (Édité le 24-02-2010).]

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Raphaël, dans une situation idéale il n'y a aucune différence entre le barillet astatique et le barillet à triangles flottants. Les résultats de PLOP et du MESC sont valables pour les deux types de barillet.

Il faut chercher les différences éventuelles dans le fonctionnement pratique:
- Les tolérances sur le positionnement des éléments.
- Le frottement dans les rotules des triangles ou dans le support astatique
- Le frottement entre le dos du miroir et les triangles
- Le frottement entre le support latéral et le bord du miroir

Les modèles de calculs sont suffisamment puissants et précis pour calculer l'impact de ces effets, pour autant qu'on parvient à définir exactement le frottement ou les tolérances. Pour avancer il ne faut donc pas chercher à améliorer les modèles, il faut chercher à améliorer la définition des cas de charge.

Pour les tolérances dimensionnelles, c'est relativement simple à estimer et nos outils permettent directement de calculer l'impact:
- PLOP permet de faire une analyse Monte Carle des tolérances des points de support,
- Le MESC permet de faire une analyse sur la tolérance du support latéral par rapport au centre de gravité du miroir.
- Par exemple, pour le barillet du 1100 mm j'ai fait un cas de charge pour simuler que le point de rotation des 3 leviers principaux ne se trouve pas exactement au centre du levier.

Pour les frottements, c'est nettement plus compliqué.
Par exemple, les frottements d'origine thermique dont parle David, sont-ils réellement d'origine thermique ou viennent-ils du support latéral ? Où exactement se produisent-ils: dans les rotules des triangles, entre le dos du miroir et les triangles, entre le support latéral et le bord du miroir ? Quel est l'ordre de grandeur des forces ?
Des questions qui restent pour l'instant sans réponse...

Robert

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Thierry, dans le modèle de ms il n'y a pas de support latéral, l'effort en position verticale est repris via les triangles du barillet. Je ne crois pas que cela soit voulu, il y a encore du pain sur la planche...

Robert

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"Par exemple, les frottements d'origine thermique dont parle David, sont-ils réellement d'origine thermique ou viennent-ils du support latéral ?"

C'est très probablement d'origine thermique quand ils sont observés lors de changements de températures. Quand la température est stabilisé, il n'y a plus de soucis.

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"pour autant qu'on parvient à définir exactement le frottement ou les tolérances. Pour avancer il ne faut donc pas chercher à améliorer les modèles, il faut chercher à améliorer la définition des cas de charge."

en fait c'est exactement ce que je voulais dire quand je parlais des "paramètres" dans mon message suivant
"est ce qu'avec vos connaissances en méca vous pouvez avoir suffisamment confiance dans la représentativité des paramètres de vos modèles pour qu'in fine les modèles puissent indiquer une tendance sur le match asta ou pas pour des grands miroirs amateurs ?
A moins que les paramètres varient trop d'une réalisation mécanique à l'autre ?"

Donc si je te comprends bien : la réponse est : on ne sait pas quantifier suffisamment correctement les paramètres...

Par contre ce que je viens de comprendre dans ton message c'est que théoriquement asta ou pas asta c'est pareil (je croyais que ce n'était vrai que miroir horizontal)
Donc en fait la question n'est pas asta ou pas, mais qualité de réalisation ou pas, non?
Raphaël

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Bon ... après une première ébauche bien imparfaite ... pour répondre aux différentes questions, je vais corriger le tir dans les prochains jours :
a) 1 miroir parabolique (diamètre=610mm, épaisseur=40mm, focale=2000mm),
b) 3 simulations (18 points + 2 appuis latéraux, inclinaison du miroir = horizontal/45°/vertical),
c) 2 matériaux (Acier E24, Pyrex),
d) prise en compte des frottements (Acier/Acier, Acier/Pyrex),
e) 2 cas de charges (poids propre, effets thermiques),
f) 4 pièces SolidWorks (1 x Miroir, 3 x Vis_Collimation),
g) 4 assemblages SolidWorks (1 x Support_principal, 3 x Support_secondaire)
h) 1 assemblage principal SolidWorks (Structure),
i) Support_principal fixe dans CosmosWorks,
j) contacts possibles entre pièces SolidWorks dans CosmosWorks (Solidaire, Libre, Noeud à Noeud, Surface),
k) détection d'interférences SolidWorks (pas d'interférence dans Structure),
l) maillage CosmosWoks (type Standard, qualité Haute, transition automatique, contrôles définis, lissage, vérification Jacobien 4 points),
m) analyses linéaires CosmosWorks (Statique, Flambage),
n) solveurs CosmosWorks (Direct ou FFE Plus suivant la taille de la structure),
o) unités (mm, kgf, kgf/cm²)
p) résultats globaux CosmosWorks (contraintes, déplacements, déformations et déformée),
q) résultats locaux (déformée du miroir).

Plus tard si tout se passe comme prévu :
- les cas de charges pourront être étendus aux effets du vent,
- les analyses pourront être étendues au calcul des fréquences,
- les simulations pourront être étendues aux supports astatiques.

Je fais l'hypothèse que les choses intéressantes se passent sous le miroir (frottements, dilatations, relaxations, ...) et non au dessus.

Tous les outils qui permettent d'appliquer la méthode des éléments finis à un assemblage de pièces (SolidWoks/CosmosWorks, SolidEdge/Femap, ...) peuvent être utilisés pour ces simulations. L'idéal serait de trouver un logiciel libre (FreeCAD/Code_Aster ou Elmer ?) qui fasse cela afin que chacun puisse simuler son propre barillet.

La prochaine étape sera de bien maîtriser les types de contacts possibles entre pièces sous CosmosWorks :
- Solidaire (pièces soudées, collées ou vissées),
- Libre (non utilisé car risque d'interpénétration des surfaces en contact),
- Noeud à Noeud (liaisons triangle/axe, tringle/axe),
- Surface (liaison miroir/appui avec petit glissement possible).
Dans les premiers exemples fournis, je ne me suis pas trop cassé la tête (tous les contacts étaient de type Solidaire) et certains l'on fait justement remarqué.
Dans les prochains exemples, je vais m'efforcer de faire les choses proprement.

Des idées sur les épaisseurs de tôle, les diamètres des vis de collimation, les sections des tringles, les diamètres des axes ... histoire de faire une simulation la plus réaliste possible ?

Je n'ai aucune connaissance en mécanique donc je suis bien incapable de juger les simuls, même si, comme les avis précédents l'ont dit, il me semble quand même que le modèle de MS soit un peu simpliste et -surtout- qu'il ne donne pas les infos qui nous intéresse au final, à savoir les déformations de la surface optique.
------------------------------------------------------------
Dans un premier temps, tu regardes ce qui se trame sous le miroir (frottements, dilatations, ...) et ensuite tu remontes à sa surface optique. Mais tu ne fais pas cela en une passe, c'est itératif (tu comprends un peu -> tu améliores un peu). Il faudra peut-être quelques itérations pour passer de simpliste à réaliste.

[Ce message a été modifié par ms (Édité le 25-02-2010).]

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ms, si je peux te donner un conseil, commence par un calcul simple: le miroir en position horizontale sur un barillet 18 points. Essaie d'arriver à un résultat exploitable et validé par rapport à PLOP.

Comme tu l'as si bien démontré avec ton premier calcul, si tu ne maîtrises pas cette étape, tes résultats n'auront pas la moindre valeur.
Pour paraphraser Pierre: "Extraordinaire ! Que de couleurs !"

Robert

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Raphaël,

« Donc si je te comprends bien : la réponse est : on ne sait pas quantifier suffisamment correctement les paramètres... »

Exact, mais on va quand même faire une tentative sur base de la réponse de David.

« Par contre ce que je viens de comprendre dans ton message c'est que théoriquement asta ou pas asta c'est pareil (je croyais que ce n'était vrai que miroir horizontal). »

Exact. Ton idée préconçue montre a quel point l'asta a une dimension "mythique" en France .

Robert

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David, si c'est d'origine thermique on peut essayer de définir ce qui se passe. Je reviens là-dessus ce soir.

Robert

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« Exact. Ton idée préconçue montre a quel point l'asta a une dimension "mythique" en France »

Il y a des fois ou je me demande si on a pas fait 7 pages pour des prunes devant ce genre de réflexions…
Sortez de vos simulations de temps en temps et mettez le nez dehors, en contact avec l’expérience de terrain…
Le mythe suppose que tout ca est dénué de la moindre réalité, mais en l’occurrence ceux qui sont le plus critique envers l’asta sont ceux qui en ont aucune expérience pratique, comme par hasard…

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Il faut bien voir le clin d'oeil , David, je dis cela avec beaucoup de relativité, et je suis le dernier à nier ou à ne pas comprendre les avantages de barillet astatique.

Mais il est également intéressant de voir qu'au bout de 7 pages les gens croient toujours qu'il y a une différence fondamentale entre asta et non-asta quand le miroir n'est pas en position horizontale.

Robert

[Ce message a été modifié par Houdini (Édité le 25-02-2010).]

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Parce que les gens mélangent une géométrie des points, et une géométrie reste une géométrie, quelque soit ce qu’il y a en dessous, et un principe de fonctionnement qui lui est fondamentalement différent entre ces 2 types de support.
Ca fait 80 ans que le levier astatique est utilisé avec succès dans les observatoires pro à travers le monde, c’est peut être pas par pure mythologie…
On a quand même l’impression que tant que vous ne voyez pas les choses à travers vos simulations, ca ne peut pas avoir de réalité…

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 25-02-2010).]

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"Il y a des fois ou je me demande si on a pas fait 7 pages pour des prunes devant ce genre de réflexions…
Sortez de vos simulations de temps en temps et mettez le nez dehors, en contact avec l’expérience de terrain…
Le mythe suppose que tout ca est dénué de la moindre réalité, mais en l’occurrence ceux qui sont le plus critique envers l’asta sont ceux qui en ont aucune expérience pratique, comme par hasard…"

je plussoie

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ça me fait penser ça un truc


"La théorie, c’est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c’est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi.

des fois la théorie rejoint la pratique... Rien ne fonctionne, et personne ne sait pourquoi "

Michel Meunier avait modélisé le barillet du T600 de buthiers (9 astas + 3 fixes) pour le valider. p'tetre que s'il passe par ici...


Erick

[Ce message a été modifié par ebondoux (Édité le 25-02-2010).]

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