Modèle vibratoire de réservoir cryotechnique de lanceur : définition d’un méta-matériau équivalent
Auteur / Autrice : | Pierre-Louis Chiambaretto |
Direction : | Philippe Villedieu, Miguel Charlotte |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie mécanique, mécanique des matériaux, Mathématiques appliquées |
Date : | Soutenance le 27/10/2017 |
Etablissement(s) : | Toulouse, ISAE |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Aéronautique-Astronautique (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Clément Ader (Toulouse ; 2009-....) |
Equipe de recherche : Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse, Haute-Garonne). Département mécanique des structures et matériaux | |
Jury : | Président / Présidente : Jean-François Deü |
Examinateurs / Examinatrices : Simon Foucaud, Yves Gourinat | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Genevaux, Emeline Reboul |
Mots clés
Résumé
L’hydrogène liquide est un ergol utilisé en complément de l’oxygène liquide pour la propulsion de nombreux lanceurs en particulier ceux de la famille Ariane. Cependant, sa dangerosité interdit la réalisation d’essais, en particulier vibratoires, sur des réservoirs remplis. Cette thèse explore une piste d’étude permettant de réaliser ces essais vibratoires sur le réservoir rempli d’un matériau de substitution : un ensemble de billes pré-contraintes. L’objectif est d’obtenir un comportement modal similaire en termes de modes et de fréquences propres à celui du réservoir rempli d’hydrogène liquide pour l’étude des premiers modes. Pour répondre à cet objectif, cette étude est développée en deux parties. Dans la première partie, une approche analytique basée sur une méthode par équivalences fréquentielles est détaillée. Après avoir présenté les grandes lignes de la méthodologie utilisée et l’ensemble des modèles développés, la méthodologie est appliquée au cas étudié expérimentalement de manière à mettre en évidence l’influence des différents paramètres et de proposer une première méthode pour choisir un jeu de billes adapté. La seconde partie, traite principalement des aspects expérimentaux et numériques. Après avoir détaillé la caractérisation des billes utilisées, le montage expérimental conçu et réalisé pour effectuer des essais vibratoires sur un réservoir rempli de billes pré-contraintes est présenté. Les différents résultats obtenus avec ce montage sont étudiés au regard de l’approche analytique, mais aussi de modèles numériques utilisant des éléments-discrets et des éléments-finis.