Essais & Simulations n°129

DOSSIER Impact de type

DOSSIER Impact de type « choc dur » vitesse 200 m/s sur bord d’attaque rotor arrière CONCENTRÉ DE TECHNOLOGIE Composée de trois canons de diamètres 40, 60 et 120 mm, allant de 10 g. à 1,8 kg, la plateforme Stimpact peut simuler expérimentalement tous les types d’impacts rencontrés en aéronautique, sur des éprouvettes de différentes tailles, jusqu’à des éléments de structure représentatifs de l’échelle réelle. La vitesse d’impact s’étend, selon les besoins, de 50 à 800 m/s. La plateforme permet également d’effectuer des simulations et des essais avancés grâce des prises de vues par caméras ultra-rapides (plus de 100 000 images/s) associées à des logiciels dédiés à la corrélation d’images dans le cadre d’un dialogue essais-calculs optimal. Leur synchronisation permet de comprendre la réponse des structures soumises à l’impact. Les activités sur la plateforme ont déjà généré plusieurs résultats, à commencer par le dépôt de brevets sur un dispositif d’absorption d’énergie pour élément de structure d’aéronef. Les travaux de l’équipe ont également abouti à la sélection de matériaux absorbeurs de choc pour des boucliers de protection contre les impacts d’oiseau, à l’étude des paramètres matériaux et géométriques influant sur le comportement à l’impact d’oiseau de structures sandwich et la calibration de modèles semi-continus pour l’impact sur matériaux composites tissés. Enfin, la plateforme a permis de développer des méthodes de suivi de ligne pour l’analyse des mécanismes de rupture dynamique en cisaillement et de classifier des matériaux par rapport à leur capacité à limiter la propagation de fissure lors d’un impact. D’importants programmes de recherche et des applications multiples Une partie des recherches menées à l’Institut Clément Ader porte sur les problématiques associées aux impacts sur des matériaux structuraux. Ces recherches couvrent un large spectre qui comprend notamment les aspects de protection par le développement de structures multi-matériaux, les aspects de tenue résiduelle en présence Tenue résiduelle d’un matériau métallique de protection en présence de défauts lors d’un impact à 150 m/s (540 km/h) – Coll. ICA/DCNS Research/CEA, 2015 de défauts par l’optimisation du design, ou encore l’absorption d’énergie via le développement d’absorbeur de type boucliers ou autres. Les applications concernent les impacts par des objets mous (oiseaux) ou durs (débris) de structures constituées par des matériaux massifs mono ou multi-matériaux (polymères, composites, métaux et alliages) et alvéolaires (nid d’abeille). Une des particularités fortes des activités de recherche est le recours au dialogue essais-calculs qui consiste à coupler les approches expérimentales et numériques. Ce dialogue s’appuie sur la réalisation d’essais d’impact à différentes échelles. Tout d’abord, celle de l’éprouvette (petite échelle) dans le but d’étudier les mécanismes physiques locaux de déformation et d’endommagement sous chargement à grande vitesse. Ensuite, celle du détail structural voire de la structure (moyenne à grande échelle) dans le but d’identifier la réponse globale lors d’un impact dans des conditions pouvant mener à la rupture complète. L’identification et la compréhension des scénarios d’endommagement permettent de développer des stratégies de modélisation numérique originales. L’ICA développe et investit à Toulouse dans différents moyens d’essai (canons) et de mesure (caméras ultra-rapides) pour couvrir son domaine de recherche. Notons que « les applications de la plateforme Stimpact ne sont pas exclusivement aéronautiques, souligne le Pr. Patrice Longère, de l’ICA et professeur Isae-Supaero. En effet, dès le début des années 2010, dans le cadre d’un projet soutenu par la Mission pour la recherche et l’innovation scientifique de la DGA et par DGA-Techniques navales, des études ont été menées sur la nocivité des défauts sous chargement à grande vitesse dans les matériaux structuraux pour bâtiments de surface et sous-marins en collaboration avec DCNS Research et le site de Gramat du CEA. Ce type d’études se poursuit aujourd’hui sur des alliages légers structuraux aéronautiques (bases aluminium et titane) ainsi que sur des matériaux transparents pour pare-brise. Il est certain que l’extension de la plateforme dans le cadre du partenariat entre ICA, l’IRT Saint Exupéry et Airbus ouvre de nouvelles perspectives de recherches dans le domaine de l’impact. » ● 52 IESSAIS & SIMULATIONS • N°129 • Mai-Juin 2017

PUBLI REPORTAGE Agilité et flexibilité pour réduire les temps de ré-industrialisation pour Groupe LPF avec NCSIMUL 4CAM Le Groupe Le Piston Français (Groupe LPF), est un acteur important dans l’industrie aéronautique. Ce spécialiste de l’usinage de pièces aéronautiques réalise 32 M€ de CA avec les grands noms de ce secteur. « Nous avons un véritable savoir-faire sur des produits complexes, organes vitaux d’un hélicoptère, affirme Vincent Fontaine, Directeur du site LPF à Sommières. Notre flexibilité, notre adaptabilité et notre recherche de qualité sont autant de crédos qui sont rendus possibles par notre ‘excellence opérationnelle’ ». 䤀 一 匀 吀 刀 唀 䴀 䔀 一 吀 匀 䐀 䔀 吀 䔀 匀 吀 匀 䄀 嘀 䤀 䄀 吀 䤀 伀 一 匀 Pour ce faire, la société s’appuie sur des technologies de pointe communes à l’ensemble des filiales, que ce soit en termes de machines à commande numérique 3, 4 ou 5 axes et de solutions pour la chaine numérique, dont NCSIMUL MACHINE, NCSIMUL 4CAM et NC- SIMUL TOOL de SPRING Technologies. « Des techniques communes à l’ensemble des filiales du groupe, ce qui nous permet d’être agile et de basculer d’un site à l’autre, en fonction des impératifs de production et des disponibilités des machines CN », explique Franck Lisle, Responsable industrialisations du Groupe LPF. UNE CHAINE NUMÉRIQUE COMPLÈTE De la visualisation des modèles 3D, à la production, en passant par la CAO et les solutions SPRING pour la génération de programmes validés et optimisés. Aujourd’hui, NCSIMUL MACHINE permet de simuler et de sécuriser une quinzaine de CN dans le groupe et divise par 4, parfois, le temps d’industrialisation. « Nous sommes des sous-traitants généralistes de l’aéronautique et nous répondons à des besoins multiples et variés. Notre stratégie industrielle et nos technologies doivent être au service de l’ensemble des sociétés du groupe, de notre organisation, de notre flexibilité, de notre qualité, tout ceci, pour accompagner notre compétitivité », complète Franck Lisle. QU’EN EST-IL DE L’ORGANISATION AUJOURD’HUI AVEC NCSIMUL 4CAM ? Choisir son centre d’usinage, 3 ou 4 ou 5-axes, ou bien encore son site, en fonction de ses impératifs, mais aussi de ses disponibilités, de ses flux, de sa charge de production, est un avantage accessible au GROUPE LPF. L’objectif : produire mieux, plus vite, rentabiliser son parc machine, donc améliorer sa productivité et la satisfaction de ses clients. Le souhait de tout industriel est une réalité pour LPF Sommières avec NCSIMUL 4CAM. « Nous sommes passés d’un délai d’une semaine à quelques heures pour la reprogrammation d’une machine CN grâce à NCSIMUL 4CAM, et ce, même si les cinématiques sont différentes. Nous savons généré un programme en 1 clic, ou presque, quelles que soient la CN prévue initialement et celle qui sera réellement utilisée », affirme Franck Lisle. Inutile de redéployer le process de fabrication complet : FAO, génération de Post-processeurs, contrôle du programme… Une seule étape automatisée pour reprogrammer avec NCSIMUL 4CAM. Enfin, une chaine numérique bidirectionnelle qui se base sur les informations de l’Atelier, un outil d’aide à la décision fiable, souple, sécurisé et automatique. « Nous sommes prêts pour relever les défis de l’Usine du Futur et surtout, pour répondre aux exigences d’un secteur en pleine expansion, l’aéronautique, ou qualité rime avec innovation et délais », conclut Franck Lisle. 䌀 伀 一 吀 刀 伀 䰀 䔀 䐀 䔀 䘀 唀 䤀 吀 䔀 䔀 吀 䐀 䔀 䐀 준 䈀 䤀 吀 吀 䔀 䌀 䠀 一 伀 䰀 伀 䜀 䤀 䔀 䌀 䠀 唀 吀 䔀 䐀 䔀 倀 刀 䔀 匀 匀 䤀 伀 一 Ⰰ 䠀 䄀 唀 吀 䔀 䌀 䄀 䐀 䔀 一 䌀 䔀 䘀 ㈀ 㠀 愀 琀 攀 焀 ⸀ 昀 爀 倀 䤀 吀 伀 吀 匀 吀 䄀 吀 䤀 䌀 吀 䔀 匀 吀 䔀 唀 刀 ⬀ 䄀 䐀 䄀 倀 吀 䔀 唀 刀 匀 䄀 䐀 匀 䔀 㘀 㔀