Essais & Simulations n° 135

Essais

Essais et modélisation Focus Sur Nafems France, l’aéronautique reste un sujet majeur © Ansys – Airplane digital twin La conférence Nafems France qui ouvrira ses portes à Charenton, de l’autre côté du périphérique parisien, portera sur de multiples thématiques, de l’automobile au biomédical (voir article précédent). Mais l’événement biennal fera comme à son habitude la part belle à une filière en pleine expansion depuis plusieurs années – et qui a fait de la France un spécialiste leader en la matière –, celle de l’aéronautique. En témoignent le programme des conférences et les nombreuses interventions dont voici un aperçu. Outre le thème portant sur l’exploration d’un niveau intermédiaire de modélisation structurelle avion (lequel fait l’objet d’un article en page suivante), et qui verra l’intervention très attendu de Julien Rodes, ingénieur chez Airbus, traitant de la mise au point d’une approche intermédiaire destinée à résoudre les problèmes liés à l’intégration des modèles détaillés (DFEM) vers des modèles plus grossiers (GFEM), la conférence Nafems France mettra en lumière l’archivage et la récupération à long terme (Lotar) des données d’analyse et de simulation techniques (EAS). Le rôle croissant de la simulation numérique pose en effet le défi de l’archivage et de la récupération à long terme de l’information vaste et riche que renferment les données de simulation. L’industrie prend conscience que le développement de capacités d’archivage, de récupération et de réutilisation de ces précieuses ressources de simulation et d’analyse techniques représente un enjeu majeur et une priorité dans toutes les industries utilisant la simulation technique pour la conception, la construction et le soutien opérationnel des produits ayant une très longue durée de vie. Ainsi, en décembre 2014, Lotar International a étendu le champ de ses activités, initia- lement centrées sur la CAO 3D et la gestion des données produits (PDM), au domaine de l’ingénierie assistée par ordinateur (IAO). L’approche technique du groupe de travail Lotar EAS repose sur le STEP AP209 Edition 2, la norme internationale ISO 10303-209 Edition 2 « Multidisciplinary Analysis and Design », conçue pour répondre à ces besoins dans le domaine de l’IAO, supportant l’analyse par éléments finis (FEA), la dynamique numérique des fluides (CFD) et autres types de simulation. Lotar fournit des mécanismes de gestion des données de simulation ; le groupe de travail est capable d’établir un pont entre les données de conception et les données d’analyse. Analyse dynamique de technologies d’amortissement Dans les domaines de l’aéronautique et du spatial, la réduction des vibrations et le confort des charges utiles sont des points essentiels dans la performance d’un véhicule. Le besoin d’amortissement, dans un contexte vibratoire à faibles et très faibles fréquences, devient de plus en plus important. Le projet Incas vise à développer des solutions amor- 14I ESSAIS & SIMULATIONS • N°135 • novembre 2018

Essais et modélisation tissantes innovantes pour des systèmes complexes, à savoir un lanceur de satellites (ArianeGroup) et une motorisation d’hélicoptère (Safran Helicopter Engines). L’amortissement, éventuellement non-linéaire, induit par des systèmes dédiés (isolateurs à élastomères ou câbles enroulés...) ou intégrés (dans les matériaux composites des structures porteuses), et leur optimisation sont étudiés dans le cadre de ce projet et profiteront vraisemblablement à bien d’autres domaines, comme ceux de l’énergie ou du transport ferroviaire. Dans leur intervention sur la conférence Nafems, les auteurs se concentreront sur l’application lanceur. Pour étudier précisément ce système et évaluer les effets réels des dispositifs isolateurs non-linéaires, appelés PID (Payload Isolation Device), une maquette expérimentale d’une partie haute de lanceur et plusieurs modèles numériques ont été étudiés. Les simulations utilisent des réponses modales non-linéaires pour analyser le comportement dynamique du système. L’objectif de ce projet ? Valider l’efficacité de ces technologies d’amortissement à l’aide d’essais expérimentaux et de simulations, mais aussi de proposer une boîte à outils numérique pour simuler ces systèmes non-linéaires en conditions opérationnelles. Un concept de simulation thermique dans les simulateurs d’engins spatiaux La modélisation thermique d’un satellite dans les simulateurs d’opération et de validation système dédiés aux essais de qualification technique (QT) ou opérationnelle (QO) s’est très souvent heurtée à la complexité des méthodes de calcul particulièrement chronophages, interdisant de fait toute possibilité de simuler en temps réel l’évolution thermique d’un satellite lors des essais de qualification. Pourtant, il existe un réel besoin, tant du côté des ingénieurs responsables des opérations que celui des ingénieurs thermiciens. Le service « Thermique » et le service « Validation système » du Cnes ont travaillé en étroite collaboration pour mettre au point une solution. Celle-ci permet d’envisager des applications concrètes et rapides dans la simulation satellite pour les essais de qualification d’un système spatial et les études de dimensionnement. Au cours de la présentation seront nommés les simulateurs d’opération et de validation système « TOMS » pour « Training Operations and Maintenance Simulator ». Simulation de balises Argos en temps-réel Le système Argos se compose d’émetteurs radio appelés PTT (Platform Terminal Transmitter). Ceux-ci sont installés sur tout ce qui doit être suivi, depuis un bateau ou une bouée jusqu’à un animal, un oiseau, un cétacé, une tortue ou même le sommet d’une montagne. Les messages émis par les balises sont reçus par les instruments Argos en orbite autour de la Terre qui sont embarqués sur plusieurs satellites polaires hélio-synchrones. Les signaux sont démodulés, décodés et transmis au sol vers le centre de traitement Argos par le biais d’un réseau de stations terrestres déployées dans le monde entier. Les premières phases de validation du simulateur se sont révélées très positives et les résultats obtenus très proches de la réalité ; les écarts constatés ont été expliqués. Le simulateur a récemment montré tout son intérêt en confortant les prévisions de l’impact lié à l’emport d’instruments Argos au sein de nano-satellites dont le système de contrôle d’attitude est moins performant qu’un satellite standard. Simulateurs modulaires temps réel quasi durs et bancs d’essais Le vol en formation par satellite nécessite plusieurs nouvelles technologies, de nouvelles disciplines, de nouvelles approches et surtout, plus d’ingénierie simultanée par un plus grand nombre d’acteurs. De plus, les nanosatellites sont en train de voir le jour et nécessitent un cycle de développement de deux ans et un taux de production et de lancement de dizaines à des centaines par an. L’un des problèmes à résoudre est le suivant : faciliter la reconfiguration des systèmes de simulation et d’essai hybrides complexes pour inclure des éléments © Laserdyne ESSAIS & SIMULATIONS • N°135 • novembre 2018 I15