POS - Ixarm

Domaine 2
sitent d’une part des approches théoriques issues
des méthodes de l’optimisation et du contrôle (problèmes
adjoints) et des développements technologiques
en contrôle passif/actif (actionneurs à base
de microsystèmes mécaniques ou fluidiques, plasmas).
Les applications concernent la réduction de
traînée et de sillage, l’hypersustentation, l’activation
de mélanges.
Les progrès méthodologiques dans la simulation
des écoulements et la prédiction des sillages et des
échappements gazeux ont des retombées potentielles
pour le domaine « Environnement et géosciences
» sur l’étude des écoulements atmosphériques
et océaniques.
2. CONCEPTION
ET DIMENSIONNEMENT
DES STRUCTURES
La tenue en structure des systèmes et infrastructures
de défense repose sur la maitrise et la connaissance
de plusieurs aspects: modélisation des structures
et des différentes technologies d’assemblages,
connaissance des types de sollicitations et bonne
estimation de leurs caractéristiques (niveaux, occurrences),
propriétés et comportement des matériaux.
L’assemblage de ces différentes briques permet
le bon dimensionnement des structures par le
calcul. Les problématiques liées aux propriétés des
matériaux (lois de comportement en fatigue, en dynamique,
influence du vieillissement et de la corrosion),
qui relèvent du domaine « Matériaux, Chimie,
Energie », se situent en amont des thèmes traités
dans le domaine « Fluides, Structures » et viennent
affiner cette démarche globale de conception.
Le calcul éléments-finis est aujourd’hui incontournable
pour la conception des structures dans les
bureaux d’études d’ingénierie. Cependant, le développement
d’approches numériques avancées est
nécessaire pour mieux décrire le comportement
de structures multi-matériaux et les technologies
de liaisons et d’assemblages structurels (soudage,
collage…). Les plateformes militaires sont souvent
de grande dimension et le besoin d’étudier un détail
de structure nécessite de développer des techniques
numériques efficaces de réduction de modèles (super-éléments,
analyse modale) ou de valider des
techniques d’homogénéisation.
Parmi les cas de ruine de structures, ceux liés à la
fatigue sont les plus fréquents et ont des origines variées
(chargements mécaniques, thermiques ou vibratoires).
Les progrès dans la description de l’amorçage
de fissures (lois de comportement, critères de
fatigue adaptés, influence de l’environnement) s’effectuent
à l’échelle du matériau. Ils doivent être intégrés
à une approche globale de dimensionnement
en fatigue des structures, qui implique l’amélioration
des codes de calcul pour prendre en compte les comportements
non-linéaires du matériau et ses hétérogénéités.
Le suivi en fatigue des structures en service
et la détermination de leur durée de vie résiduelle nécessitent
des méthodologies globales impliquant modélisation,
simulation et techniques expérimentales :
des méthodes récentes (XFEM, XSFEM) sont prometteuses
pour estimer la propagation des fissures
dans des champs de contraintes complexes, qu’il faut
compléter par le développement de systèmes de monitoring
des structures (détection, caractérisation et
suivi de phénomènes de corrosion, fissures, délaminage
des composites, …). Observation, modélisation
et simulation sont ici étroitement liés pour définir des
approches de suivi-santé des structures efficaces.
Le comportement vibratoire des structures pose
des questions parfois délicates à résoudre, qu’il faut
s’efforcer de maitriser pour prévenir d’un certain
nombre de dysfonctionnements ou d’usures prématurées,
sans parler du confort du combattant. Parallèlement
à la modélisation, il est nécessaire d’améliorer
l’efficacité des technologies de réduction de
vibrations (passives, semi-actives ou actives) et
de développer des interfaces adaptatives efficaces
entre systèmes couplés. Une modélisation plus fine
des différentes sources d’amortissement structurel
(frottement entre pièces, effets des câbles, liaisons,
jeu…) constitue ainsi un point important.
Par nature, les systèmes de défense sont particulièrement
exposés aux sollicitations extrêmes et
agressions sévères. Il est donc nécessaire pour le dimensionnement
de ces structures d’incorporer des
considérations non-linéaires (plasticité, endommagement,
grands déplacements, grandes déformations)
et/ou la prise en compte d’effets dynamiques.
La stabilité des coques aux grandes immersions est
un enjeu important pour les systèmes navals avec
la nécessité de tenir compte des défauts (matériaux,
géométrie…).
Figure 2.2 :
Fissuration dynamique d’un panneau métallique
Le dimensionnement des structures est perturbé
par une maitrise partielle des aléas (défauts du
matériau, tolérances des pièces et procédés de fabrication,
incertitudes sur les conditions d’environnement
en service). Alternativement à l’approche
déterministe qui y pallie par des coefficients de sécurité
parfois surdimensionnés, qui constituent un
frein à l’allègement des équipements, les approches
probabilistes en développement depuis quelques
années visent à quantifier par une démarche rationnelle
le niveau de fiabilité de la structure.
24 POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012