Approche numérique pour la conception de structures spatiales obtenues par formage revenu

par Jean-Philippe Bourdin

Thèse de doctorat en Calcul et optimisation des structures mécaniques

Sous la direction de Jean-Marc Roelandt.

Soutenue en 1999

à Compiègne .

mots clés

• Structures spatiales
• Numérisation
• Ariane (fusées)
• Flambage (mécanique)
• Vol spatial
• Optimisation des structures
• Travail des métaux

Résumé

Le but de ce travail est de définir une démarche numérique pour aider à la mise au point du procédé de formage revenu des fonds de réservoir du lanceur Ariane 5. Cette mise au point est basée sur des calculs de structure par éléments finis utilisant le code industriel ABACUS associés a des procédures numériques d'amélioration des solutions. Plusieurs objectifs sont ciblés : l'identification de la loi de comportement, la conception de la forme des outils et des dimensions de la tôle via ses contours et sa répartition d'épaisseurs. Les techniques utilisées ont été induites par le fait qu'on utilisait un code du marché et que le procédé était très près du flambage et ne permettait pas beaucoup de liberté. Effectuer l'optimisation globale du procédé en couplant la forme et le dimensionnement relevait du défi impossible, à cause de la complexité et de l'instabilité du procédé. Il a été nécessaire de définir une stratégie d'optimisation. On a ainsi choisi de découpler la forme et les épaisseurs (ce qui est confirmé par l'expérience), permettant par ailleurs d'avoir des temps de calcul admissibles. Ce travail est un travail précurseur pour l'optimisation d'un problème aussi complexe qui nécessitait des compromis entre temps de calcul, nécessité de précision et instabilité. Les configurations obtenues ont permis de réduire de beaucoup les erreurs de forme mais pas d'entrer dans les tolérances industrielles souhaitées il serait peut-être intéressant de les remettre en cause, celles-ci étant peut-être inaccessibles.

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