Soutenance de thèse A. WILHELM à l’Institut Clément Ader le 31 mars

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Arnaud WILHELM soutiendra sa thèse de doctorat, préparée au sein de l’Institut Clément Ader (ICA) et intitulée « Développement d’une méthodologie pour la compréhension du comportement et le dimensionnement d’un bouclier sandwich soumis à l’impact d’un oiseau »

Le 31 Mars 2017 à 10h00, Institut Clément Ader

devant le jury composé de

  • M. Pascal CASARI Professeur Université de Nantes Rapporteur
  • M. Olivier POLIT Professeur Université Paris Ouest Nanterre Rapporteur
  • M. Serge ABRATE Professeur Southern Illinois University Carbondale Examinateur
  • Mme Catherine KNOPF-LENOIR-VAYSSADE Ingénieur de recherche CNRS UTC Examinateur
  • M. Joseph MORLIER Professeur ISAE-SUPAERO Examinateur
  • M. Jean-François FERRERO Professeur Université Toulouse 3 Directeur de thèse
  • M. Samuel RIVALLANT Professeur ISAE-SUPAERO Co-directeur de thèse

Résumé

Durant le vol d’un aéronef, la collision avec un oiseau est un risque important que les autorités de certification imposent de prendre en compte lors de la conception. Dans le cas du choc sur pointe avant, la protection du fond pressurisé est assurée par un bouclier sandwich. La compréhension du comportement d’une telle structure sandwich lorsqu’elle est soumise à un impact est essentielle pour permettre l’amélioration des boucliers existants. Ces travaux ont pour buts de comprendre l’influence des différents paramètres de conception du bouclier sur son comportement et sur la protection de la cible, et de mettre en place une méthodologie pour réaliser une telle étude comprenant de nombreux paramètres.

Pour cela, un modèle éléments finis générique est créé afin d’être utilisé dans une étude paramétrique. Une méthode de mesure de la déformée du bouclier est proposée pour permettre la comparaison rapide d’un grand nombre de configurations et la compréhension du comportement de chaque bouclier. Cette méthode s’appuie sur la décomposition de la déformée en trois modes : Indentation, Flexion et Écrasement. Une étude de criblage est ensuite réalisée afin d’identifier les paramètres de définition les plus influents sur le comportement global du sandwich et sur la protection de la cible. Les six paramètres identifiés comme les plus influents sont : les plateaux plastiques de compression hors-plan et de cisaillement hors-plan de l’âme, la hauteur de l’âme, la limite élastique de la peau avant, l’épaisseur de la peau avant, et les dimensions du support.

Une étude paramétrique est ensuite réalisée sur ces six paramètres. Un plan d’expérience de type carré Latin est choisi et sept grandeurs différentes sont suivies : trois mesures de la déformée et quatre critères de protection de la cible. Le cadre des processus gaussiens est utilisé pour créer un modèle réduit pour chacune de ces grandeurs et ces modèles réduits sont utilisés pour étudier l’évolution du comportement du bouclier sur l’ensemble du domaine à l’aide d’analyses de sensibilité. Les effets de chaque paramètre sont identifiés et expliqués. On observe l’influence primordiale du plateau de compression hors-plan de l’âme sur le comportement du bouclier et la protection de la cible, et les interactions fortes existantes entre les différents paramètres. Enfin, une méthode pour l’utilisation de ces modèles réduits dans le cadre d’optimisations est proposée. Deux exemples sont donnés : la minimisation des critères de protection de la cible, et l’optimisation de la masse du bouclier tout en garantissant un niveau de protection donné.

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