Simulation numérique et expérimentale du comportement ...

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V. Modélisation de structures de ballonsfrottement. L'implémentation du modèle local sous Abaqus permettrait de répondre à cesinterrogations.V.4 SynthèseNous avons décrit dans ce chapitre les différents modèles mis en place pour simuler ledispositif expérimental Nirvana. Un premier modèle prenant en compte les frottements à lapériphérie de l'enceinte a été développé. Il donne des résultats satisfaisant sur les essaisréalisés mais est difficilement généralisable à tout type d'essais. Un modèle plus "généraliste"a été développé sur la base du dialogue essais/calculs. Les conditions aux limitesimplémentées dans le modèle éléments finis sont issus de la mesure lors de l'essaiexpérimental. Ce modèle présente l'intérêt d'être applicable à tous les essais en restant moinscoûteux en temps de calcul. La loi mixte a été validée à partir de ces 2 modèles. Les résultatsobtenus à température ambiante et à –60°C sont encourageants et pourront être implémentésdans la chaîne de calcul de trajectoire des BPS afin de prévoir le volume du ballon au cours desa mission. Le modèle spectral donne lui aussi de bons résultats malgré l'incertitude existantesur la fiabilité du calcul. Un travail complémentaire peut être mené afin de valider ce modèledans les mêmes conditions que le modèle mixte.120
VII. Conclusions et perspectivesCONCLUSIONS ET PERSPECTIVESConclusionsL'objectif de cette thèse est l'analyse du comportement mécanique du matériauconstitutif des ballons pressurisés afin d'établir des modèles de comportement en vue deprévisions de trajectoires de vol.Un travail important a été effectué sur l'adaptation des méthodes de mesure de champsau dispositif expérimental Nirvana afin de caractériser de grandes structures souples. Nousavons ainsi présenté des mesures de champs de déplacements 3D à partir desquels nousobtenons des champs de déformation dans le plan de sollicitation de la structure. Outre lamise au point de ce dispositif d'essai expérimental, nous avons établi et validé une procédurede mesure sans contact permettant la caractérisation de films minces souples et transparentsjusqu'à des températures de –60°C.Dans un second temps, plusieurs lois de comportement ont été étudiées puis identifiéesà température ambiante et à –60°C. Les deux lois les plus à même de retranscrire lecomportement mécanique des films polymères multicouche complexés sont la loi mixte et laloi spectrale. La loi mixte décrit un comportement viscoélastique linéaire combiné à uncomportement viscoplastique linéaire. La loi spectrale présente un caractère viscoélastiquenon linéaire en contraintes et en temps. L'identification paramétrique de ces deux loiseffectuée à l'aide de l'outil d'optimisation du code Zebulon a donné des résultats satisfaisants.Bien que la loi spectrale soit inscrite dans un cadre thermodynamique rigoureux, la loi mixte adonné des résultats sensiblement meilleurs, notamment sur les niveaux de contrainte élevés àtempérature ambiante ainsi qu'à –60°C. Sa nature viscoélastique-viscoplastique semble plusappropriée à décrire le comportement de notre matériau sur toute la plage de contrainteétudiée.Enfin, dans la dernière partie de notre étude, nous avons construit différents modèleséléments finis de structure représentant le dispositif expérimental Nirvana. Le premier modèleprend en compte les frottements influant sur la pré-tension appliquée sur le film testé. Cemodèle est valable pour l'essai réalisé mais comporte des incertitudes sur l'application de cettepré-tension. Un second modèle, plus fiable, permet de s'affranchir de ces conditions limites enimplémentant les déplacements expérimentaux d'une zone de l'échantillon comme conditionsaux limites du calcul.121
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NotationsLtenseur d’ordre 4 d’a
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