La simulation numérique des structures souples - Aide au dimensionnement de voiles de parachutes et de ballons
Résumé
On s’intéresse aux règles de conception et de dimensionnement de structures de parachute. Les applications d’intérêt sont les missions de récupération et d’atterrissage de précision de colis largués en environnement extrême (hautes altitudes terrestres, environnement agressif gaz/température/rayonnement, conditions aléatoires de vent). L’intérêt de ces travaux est orienté vers le positionnement du(des) problème(s) dans un premier temps, c'est-à-dire que l’on s’intéresse à la question posée par la prise en compte de ces phénomènes sur les méthodes de résolution, en ne faisant au mieux qu’aborder la résolution elle-même. L’approche adoptée est une approche système. Les critères de tolérance de la structure sont traditionnellement établis en contraintes (flux d’efforts continus) ou en déformations (allongements maximaux admissibles). Si l’on admet que les exigences et spécifications ne sont définies que sur ces quantités sorties du calcul mécanique, la difficulté se recentre alors sur l’expression du système charges + structure. Dans le cas des parachutes et des ballons, les forces externes sont méconnues. Elles peuvent être estimées si l’on suppose une forme de structure. Cette approximation est valable si la forme est indéformable c'est-à-dire si la structure est à l’équilibre, et si l’on connait les conditions de vent. La première difficulté consiste donc à définir cet état d’équilibre entre un vent parfait défini par ses caractéristiques de vent relatif autour d’un profil donné indéformable, et la forme à l’équilibre de la structure parfaite gonflée (qui s’en trouve pré-chargée). Cette interaction entre la forme de la structure conditionnant l’écoulement des forces aérodynamiques et les forces aérodynamiques conditionnant les déformations de la structure est le cœur du problème car elle nécessite un travail à part entière de mise en équilibre du système (supposé conservatif !).