Views
8 months ago

Essais & Simulations n°114

  • Text
  • Finale
  • Maquette
  • Ainsi
  • Alenia
  • Thermique
  • Vide
  • Mesure
  • Mesures
  • Juin
  • Simulation
  • Simulations
  • Essais
Les satellites, une terre d’essais

Essais

Essais et Modelisation Perspectives Se surprendre à rêver de l’avion du futur A l’occasion de la dernière conférence utilisateurs des solutions de l’éditeur MSC Software, Airbus nous a permis d’y voir un peu plus clair sur l’avenir des avions. Plus léger, plus écologique (en particulier en matière de consommation de fioul), silencieux et recyclable, l’avion du futur devrait plus ou moins s’inspirer du cygne... Certes, nous sommes encore très loin de confondre un appareil transportant plusieurs centaines de passagers avec cet oiseau des lacs aux formes gracieuses ; mais l’avionneur ne désespère pas et poursuit son chemin vers des solutions de plus en plus innovantes grâce à la simulation et l’optimisation mathématique des process, autrement appelée MDO. Ingénieur spécialisé dans les méthodes et les outils pour la conception de structure au sein du département de recherche et technologie d’Airbus, Patrick Sarouille appartient au département Structures Capabilities d’Airbus Operations. Lors de son intervention à la conférence utilisateurs de MSC Software s’est déroulée les 16 et 17 mai derniers à Toulouse, Patrick Sarouille a mis en avant l’utilisation du logiciel SimXpert dans un plan d’expérience appliquée à une étude d’aile d’avion. Il a également donné sa vision de l’avion du futur : « l’avion que l’on connaîtra les prochaines années sera plus léger et donc moins polluant. Il devra être également plus spacieux, plus silencieux et toujours plus confortable ; ce qui nous amène, tant au niveau du bureau d’études qu’au sein des départements de recherche et de technologie, d’adopter des approches multidisciplinaires. Il s’agira donc d’adapter tous nos modèles à un moyen de customisation d’amélioration continue de façon à être capable d’améliorer nos avions actuels et ainsi de modifier le comportement des structures. En réduisant le poids par exemple, nous allons coupler les phénomènes entre eux de façon à être capables de rendre un moteur plus silencieux et moins vibrant ou encore de diminuer sa taille afin d’augmenter l’espace à l’intérieur pour les passagers. En d’autres termes, il s’agit en quelque sorte d’établir un phénomène de cause à effet ». Toute la démarche est résumée en ces quelques propos. Mais la route s’avère longue et la tâche ardue. Utilisateur de SimXpert depuis 2007, l’ingénieur, qui avait commencé à travailler avec d’autres outils, était confronté à de nouvelles problématiques. Auparavant, deux outils étaient nécessaires pour dialoguer avec le modèle Nastran. Désormais, le logiciel de MSC a permis de réduire à une seule interface entre le modèle et l’outil de simulation. De plus, SimXpert est utilisable avec Catia, élément toujours en vigueur pour la conception assistée par ordinateur (CAO) ; le logiciel de MSC Software étant utilisé comme outil de dimensionnement. « Nous avons fait le choix de bien dissocier les deux outils mais ceux-ci ont désormais l’avantage d’être interopérables. De plus, le logiciel de MSC Software nous donne enfin la capacité d’établir des scénarios et nous permet, grâce à une automatisation plus facile, d’être plus souples pour nos applications ». Le recours inévitable à la démarche MDO L’idée avant d’arriver à l’avion du futur et d’être beaucoup plus pragmatique en adoptant notamment une démarche multidisciplinaire grâce au MDO et à travers laquelle il est possible d’utiliser des moyens d’optimisation comme – par exemple – le couplage des méthodes. Car le MDO est un élément essentiel pour y parvenir. En effet, des problèmes se posent toujours au départ d’un projet en raison du peu de données dont on dispose hormis celles appartenant au passé. D’autres problématiques apparaissent notamment en raison de la diversité du réseau d’Airbus. Il apparaît également le manque de capacité à définir les paramètres de l’étude et les problèmes posés pour automatiser les différents process à la fois « mono » et multidisciplinaires. C’est à partir de là qu’interviennent plusieurs types de simulation en termes de manoeuvre dynamique, de charges associées dans le temps, de calcul de dimensionnement etc. Face à ces problématiques nouvelles, le « département Structure/Stress » a fait le choix de SimXpert en particulier Essais & Simulations • JUIN 2013 • PAGE 32

Essais et Modelisation pour sa capacité à capturer le process et à les construire lui-même. Associer la géométrie de tous les matériaux Pour mieux comprendre les applications de ce logiciel, Patrick Sarouille énonce plusieurs développements portés par l’avionneur, à commencer par l’outil Femix d’Airbus dont l’objectif était de générer des modèles éléments finis. À travers ce projet, le logiciel a donné la possibilité de générer automatiquement un maillage, de donner une identification complète des contraintes de maillage et la possibilité de réaliser plusieurs types de modélisation à travers une géométrie différente et n’importe quelle structure d’avion, qu’il s’agisse des fuselages avant et arrières ou encore des cônes. « Par ailleurs, nous avons développé d’autres types de besoins comme la capacité de modéliser des détails comme l’encadrement d’une porte, certains éléments de la voilure ou encore le hublot. Nous avons désormais la capacité de définir nos propres interfaces et nos propres paramètres de modélisation ». Cela permet ainsi de modéliser tout le tronçon de l’avion de façon automatique à travers un maillage particulièrement détaillé ; le tout en seulement quelques minutes pour la réalisation d’un modèle de fuselages ! Parmi les autres avantages de cette solution, la sélection complète de matériaux et des profilés. À partir de cette fonctionnalité, les équipes d’ingénieurs sont en mesure d’associer la géométrie de tous les matériaux. Une interface avec SOL 200 a également été développée pour générer des zones d’optimisation plus ou moins grandes sur une voilure ou sur un fuselage par exemple. Parmi les applications, on peut noter les projets Maaximus, Crescendo ou encore Artemis réalisées ou en cours de réalisation grâce à l’adaptation réussie de l’outil Femix. Ces différents projets portent sur des parties et des éléments de l’avion très variées, à la fois sur le mât, les réacteurs en encore sur la voilure. Pour mener à bien le projet Maaximus par exemple, les équipes sont parties du design, ont entraîné des paramètres géométriques afin de constituer un maillage, puis ont passé des étapes de chargement et de dimensionnement pour revenir au niveau du design et optimiser cette partie ; « dans ce projet par exemple, nous avons pu passer d’une structure circulaire à une structure déformée de manière à gagner de l’espace. Auparavant, cette opération était compliquée à résoudre. Elle est désormais facile à exécuter grâce à des process quelconques du fait que tout est automatisé ». Une chaîne linéaire et simplifiée Concernant le projet Crescendo réalisé il y a deux ans, celui-ci concernait la modélisation d’éléments finis à appliquer au mât et aux moteurs. Le process complet a été pris en compte par SimXpert. Les données concernant le dimensionnement ont été paramétrées grâce aux fichiers contenus dans Catia, ce qui a permis de générer la géométrie pour parvenir à une modélisation très détaillée et à un affichage des zones d’optimisation en couleur sur l’écran. Quant à Artemis, l’équipe de recherche et de technologie d’Airbus est partie d’un fichier texte qui concernait la surface extérieure et doté de tous les paramètres. Les données été enregistrées dans un outil afin de générer les paramètres du design. De là, les équipes ont été capables de construire une géométrie complète de la voilure dans Catia. Ici encore, les différentes étapes de l’utilisation de la géométrie, le maillage, les détails du maillage, la création d’une zone d’optimisation et d’une zone de propriétés physiques, le chargement et l’obtention des résultats ont constitué une chaîne linéaire et simplifiée malgré la complexité des process qui s’y trouvaient à l’intérieur. Airbus se serait donc approché de son rêve en étant parvenu à obtenir l’automatisation de toute la géométrie d’une pièce. Il reste ensuite à tout encapsuler, à faire communiquer ces différents outils de process de manière à être utilisables entièrement, y compris pour d’autres composants, l’adapter à n’importe quel autre outil et donc à n’importe quelle autre chaîne disciplinaire. Si l’avion en forme de cygne appartient toujours au futur, l’optimisation mathématique des process est bel et bien une réalité et sera désormais applicable à d’autres projets. Prochaine étape : analyser la comparaison des différentes géométries et des boucles de simulation avec la réalisation de rapports de plus en plus rapides. Peutêtre dans un avenir proche ? Olivier Guillon Essais & Simulations • JUIN 2013 • PAGE 33

Essais et Simulations - Découvrez la revue en version digitale

Pour vous abonner, joindre la rédaction, communiquer dans la revue ou simplement avoir plus d'informations sur votre métier, rendez-vous sur notre site internet :

www.essais-simulations.com